JPH11176698A - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method therefor - Google Patents

Solid electrolytic capacitor and manufacturing method therefor

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JPH11176698A
JPH11176698A JP36215997A JP36215997A JPH11176698A JP H11176698 A JPH11176698 A JP H11176698A JP 36215997 A JP36215997 A JP 36215997A JP 36215997 A JP36215997 A JP 36215997A JP H11176698 A JPH11176698 A JP H11176698A
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JP
Japan
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sintered body
dopant
solid electrolyte
electrolyte layer
oxide film
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Application number
JP36215997A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Ogami
三千男 大上
Shinji Sano
真二 佐野
Eiji Endo
英治 遠藤
Yoshiki Hama
良樹 濱
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Lincstech Circuit Co Ltd
Original Assignee
Hitachi AIC Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor having improved frequency characteristics, good heat resistance, and an improved life and a manufacturing method therefor. SOLUTION: A solid electrolytic capacitor 12 includes an oxide film 4 attached to a sintered body comprising valve-acting metal powder, and solid electrolytic layers 5 comprising conductive polymer and laminated on the oxide film 4 inside and outside the sintered body, wherein conductivity is imparted to the conductive polymer, by bonding dopants to conjugated polymer. The solid electrolytic layer 5 outside the sintered body contains a higher concentration of dopant than that inside the sintered body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は周波数特性や耐熱性
等を向上した固体電解コンデンサ及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolytic capacitor having improved frequency characteristics and heat resistance, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】タンタル固体電解コンデンサ等の固体電
解コンデンサは、例えばアルミニウムやタンタル等の弁
作用金属の焼結体を化成して酸化皮膜を形成し、次に、
この酸化皮膜の表面に固体電解質の膜を積層し、さら
に、この膜の表面にカーボン層や銀層を形成した構造の
素子を用いている。そして酸化皮膜の表面に積層する固
体電解質層は、焼結体内部の酸化皮膜と外部の陰極とを
電気的に接続するとともに、酸化皮膜の欠陥が原因で電
気的に短絡するのを修復する機能を有している。
2. Description of the Related Art A solid electrolytic capacitor such as a tantalum solid electrolytic capacitor forms an oxide film by forming a sintered body of a valve metal such as aluminum or tantalum, and then forming an oxide film.
An element having a structure in which a solid electrolyte film is laminated on the surface of the oxide film and a carbon layer or a silver layer is formed on the surface of the film is used. The solid electrolyte layer laminated on the surface of the oxide film electrically connects the oxide film inside the sintered body to the external cathode, and also repairs an electrical short circuit caused by a defect in the oxide film. have.

【0003】ところで、電子機器は、一般的に、小形化
や高機能化の傾向にある。このため、電子機器に組み込
まれるコンデンサとして、小形で信頼性の高いものが要
求されていて、その要求に応じるものとして固体電解コ
ンデンサが用いられている。そして固体電解コンデンサ
として、従来多く用いられている種類のものは、固体電
解質層を、短絡電流による熱等によって絶縁体に変化す
る二酸化マンガンによって形成した構造になっている。
しかし、二酸化マンガンは導電率が比較的に低い。この
ため、二酸化マンガンを固体電解質層とする固体電解コ
ンデンサは、特に高周波領域のインピーダンスが大きく
なる。
[0003] In general, electronic devices tend to be smaller and more sophisticated. For this reason, a small and highly reliable capacitor is required to be incorporated in an electronic device, and a solid electrolytic capacitor is used to meet the demand. As a solid electrolytic capacitor, a type commonly used in the related art has a structure in which a solid electrolyte layer is formed of manganese dioxide which changes into an insulator due to heat or the like due to short-circuit current.
However, manganese dioxide has relatively low conductivity. For this reason, a solid electrolytic capacitor using manganese dioxide as a solid electrolyte layer has a large impedance particularly in a high frequency region.

【0004】従来、この高周波領域の特性等を改善する
ために、二酸化マンガンの代りに、ポリアセチレンやポ
リパラフェニレン、ポリピロール、ポリビニレン、ポリ
フェニレンビニレン、ポリアニリン等の電子共役系高分
子に電子供与性や電子吸引性を有する化合物(以下、ド
ーパントという)を添加した導電性高分子を用いて固体
電解質層を形成した構造の固体電解コンデンサが開発さ
れている。
Conventionally, in order to improve the characteristics and the like in the high frequency region, instead of manganese dioxide, electron conjugated polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polyvinylene, polyphenylenevinylene, polyaniline and the like have an electron donating property and an electron donating property. BACKGROUND ART A solid electrolytic capacitor having a structure in which a solid electrolyte layer is formed using a conductive polymer to which a compound having a suction property (hereinafter referred to as a dopant) is added has been developed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、導電性高分子
からなる固体電解質層を有する固体電解コンデンサは、
現在、開発中のものが多く、その長所とともに、種々の
欠点をも有している。例えば、導電性高分子の一種であ
るポリピロールは、導電性は高いが、耐熱性が低い。こ
のため、ポリピロールを固体電解質として用いた固体電
解コンデンサは、周波数特性を向上できるが、耐熱性が
低く、熱により劣化し易い欠点がある。また、導電性高
分子からなる固体電解質層中には、一般的に、導電性高
分子の他に、低分子量体や副生成物が含まれている。こ
のため、導電性高分子の優れた特性である等価直列抵抗
(以下、ESRという)を低下して、高周波特性を向上
できる効果が充分に得られない欠点がある。また、高温
雰囲気中において特性が変化し易い欠点もある。
However, a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is
Currently, many are under development and have various advantages as well as advantages. For example, polypyrrole, a kind of conductive polymer, has high conductivity but low heat resistance. For this reason, a solid electrolytic capacitor using polypyrrole as a solid electrolyte can improve the frequency characteristics, but has a disadvantage that it has low heat resistance and is easily deteriorated by heat. In addition, the solid electrolyte layer made of a conductive polymer generally contains a low molecular weight substance and a by-product in addition to the conductive polymer. For this reason, there is a drawback that the effect of reducing the equivalent series resistance (hereinafter, referred to as ESR), which is an excellent property of the conductive polymer, and improving the high frequency characteristics cannot be sufficiently obtained. In addition, there is a disadvantage that the characteristics easily change in a high-temperature atmosphere.

【0006】本発明は、以上の欠点を改良し、周波数特
性を向上できるとともに、耐熱性に優れ、寿命を改善で
きる固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供するも
のである。
An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor capable of improving the above-mentioned drawbacks, improving the frequency characteristics, having excellent heat resistance, and improving the life, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
の課題を解決するために、弁作用金属の粉末からなる焼
結体に酸化皮膜を設け、この酸化皮膜に積層して、電子
共役系高分子にドーパントを結合して導電性を付与した
導電性高分子からなる固体電解質層を前記焼結体の内部
と表面に設けた固体電解コンデンサにおいて、焼結体の
内部側よりも表面側の方のドーパント濃度の高い固体電
解質層を有することを特徴とする固体電解コンデンサを
提供するものである。
According to a first aspect of the present invention, an oxide film is provided on a sintered body made of a valve metal powder, and an electronic film is laminated on the oxide film. In a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer made of a conductive polymer provided with conductivity by bonding a dopant to a conjugated polymer is provided on the inside and the surface of the sintered body, the surface of the solid body is higher than the inner side of the sintered body. An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer with a higher dopant concentration on the side.

【0008】この請求項1の発明は、酸化皮膜に導電性
高分子からなる固体電解質層を積層し、この固体電解質
層の焼結体の内部側よりも表面側の部分に含まれるドー
パントの濃度を特に高くしている。このため、固体電解
質層の電気伝導度を高くすることができる。従って、低
周波から高周波の広い周波数領域において固体電解質層
のESRを低下でき、併せて固体電解コンデンサの周波
数特性を改善でき、耐熱性を向上できる。
According to the first aspect of the present invention, a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is laminated on an oxide film, and the concentration of the dopant contained in a portion of the solid electrolyte layer closer to the surface than the inside of the sintered body. Especially high. For this reason, the electric conductivity of the solid electrolyte layer can be increased. Therefore, the ESR of the solid electrolyte layer can be reduced in a wide frequency range from a low frequency to a high frequency, the frequency characteristics of the solid electrolytic capacitor can be improved, and the heat resistance can be improved.

【0009】また、請求項2の発明は、導電性高分子か
らなる固体電解質層を酸化皮膜に積層した後、ドーパン
トを含むpHが3未満の溶液を用いて導電性高分子にド
ーパントを結合する処理をして固体電解コンデンサを製
造する方法を提供するものである。
According to a second aspect of the present invention, after a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is laminated on an oxide film, the dopant is bonded to the conductive polymer using a solution containing the dopant having a pH of less than 3. It is intended to provide a method for producing a solid electrolytic capacitor by processing.

【0010】そしてこの発明によれば、弁作用金属に酸
化皮膜及び導電性高分子からなる固体電解質層を形成後
の素子を、ドーパントを含むpHが3未満の溶液中に浸
漬したり、素子に液を吹き付けたり等することによっ
て、導電性高分子中に含まれる副生成物が溶液中に溶出
し、その代りに、溶液中のドーパントが導電性高分子中
に入り込んでこの高分子と結合する。これにより、固体
電解質層の導電度が増加し、ESRが低下する。また、
弁作用金属の粉末により形成した焼結体を用いる場合に
は、溶液中のドーパントが焼結体の内部まで入り難い。
このため、固体電解質層は、特に、焼結体の内部側より
も表面側の部分の方がドーパント濃度が高くなる。な
お、溶液のpHが3以上になると、導電性高分子中のド
ーパントが溶液中に溶出する量が多くなり、固体電解質
層のESRが増加してしまう。
According to the present invention, the device after forming the solid electrolyte layer comprising the oxide film and the conductive polymer on the valve metal is immersed in a solution containing a dopant having a pH of less than 3, By spraying the liquid or the like, by-products contained in the conductive polymer are eluted into the solution, and instead, the dopant in the solution enters the conductive polymer and binds to the polymer. . Thereby, the conductivity of the solid electrolyte layer increases, and the ESR decreases. Also,
When using a sintered body formed from a valve metal powder, the dopant in the solution is unlikely to enter the inside of the sintered body.
For this reason, the solid electrolyte layer has a higher dopant concentration especially on the surface side than on the inside of the sintered body. If the pH of the solution becomes 3 or more, the amount of the dopant in the conductive polymer eluted into the solution increases, and the ESR of the solid electrolyte layer increases.

【0011】さらに、請求項3の発明は、特に、ドーパ
ントを含むpHが3未満の溶液を用いて電解酸化処理す
るこにより、酸化皮膜を積層した導電性高分子にドーパ
ントを結合している。
Further, in the invention according to claim 3, the dopant is bonded to the conductive polymer having the oxide film laminated thereon by performing electrolytic oxidation treatment using a solution containing the dopant and having a pH of less than 3.

【0012】この発明では、電解酸化処理をして導電性
高分子にドーパントを結合しているためその結合の処理
を速くでき、作業時間が短かくてすむ。
In the present invention, since the dopant is bonded to the conductive polymer by the electrolytic oxidation treatment, the bonding process can be performed quickly, and the working time can be reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。先ず、弁作用金属はタンタルやアルミニウム、チ
タン等を用いる。そして、これらの弁作用金属の金属片
を用いたり、粉末を焼結した焼結体を用いる。例えば、
後者の場合には、図1に示す通り、弁作用金属の粉末
を、タンタル等の弁作用金属からなる陽極用リード線1
を引き出した状態にして圧縮成形し、焼結して焼結体2
とする。
Embodiments of the present invention will be described below. First, tantalum, aluminum, titanium or the like is used as the valve action metal. Then, metal pieces of these valve action metals are used, or a sintered body obtained by sintering powder is used. For example,
In the latter case, as shown in FIG. 1, the powder of the valve action metal is coated with an anode lead wire 1 made of a valve action metal such as tantalum.
Is drawn out, compression molded, and sintered to form a sintered body 2
And

【0014】陽極用リード線1の根本には、テフロンや
シリコーンゴム、シリコーン樹脂等からなる円板状等の
絶縁板3をはめ込んで配置している。この絶縁板3は、
例えば厚さが0.2mmより薄く、好ましくは0.1mm程
度の厚さがよい。すなわち、絶縁板3の厚さの薄い方
が、コンデンサ全体の寸法を変えることなく焼結体の寸
法を大きくでき、容量を増加でき、また、容量を一定に
した場合にはコンデンサを小形化できる。
A disk-shaped insulating plate 3 made of Teflon, silicone rubber, silicone resin, or the like is fitted and arranged at the root of the anode lead wire 1. This insulating plate 3
For example, the thickness is less than 0.2 mm, preferably about 0.1 mm. That is, the smaller the thickness of the insulating plate 3, the larger the size of the sintered body without changing the size of the entire capacitor, the larger the capacity, and the smaller the capacity when the capacity is fixed. .

【0015】絶縁板3を配置後、焼結体2を化成処理し
て、厚さ200〜6000オングストローム程度の酸化
皮膜4を設けている。
After disposing the insulating plate 3, the sintered body 2 is subjected to a chemical conversion treatment to provide an oxide film 4 having a thickness of about 200 to 6000 angstroms.

【0016】酸化皮膜4の表面には、導電性高分子から
なる固体電解質層5を積層している。導電性高分子は、
ポリアセチレンやポリパラフェニレン、ポリピロール、
ポリビニレン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリチ
オフェン、ポリイミダゾール、ポリチアゾール、ポリフ
ラン等の電子共役系高分子に、電子供与性や電子吸引性
の化合物からなるドーパントを添加したものである。ド
ーパントとしては、例えば、スルホン酸化合物、カルボ
ン酸化合物、リン酸化合物等の酸化合物や、これ等の酸
化合物のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩で
ある塩化合物を用いる。そして、固体電解質層5中のド
ーパント濃度は焼結体2の内部側よりも表面側の方が高
くなっている。すなわち、焼結体2は、図2に示す通
り、弁作用金属の微粉末を焼結して形成しているため、
その表面が凹凸状になっている。そして酸化皮膜4は厚
さが薄いため、焼結体2のこの凹凸状の表面に沿って形
成されている。この酸化皮膜4の表面に積層した固体電
解質層5は、通常、焼結体2の凹部に入り込むととも
に、焼結体2の表面にも厚く積層している。そして固体
電解質層5中のドーパントの濃度は、内部側の部分5−
1よりも表面に積層された表面側の部分5−2の方が高
くなっている。
On the surface of the oxide film 4, a solid electrolyte layer 5 made of a conductive polymer is laminated. The conductive polymer is
Polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole,
An electron conjugated polymer such as polyvinylene, polyphenylene, polyaniline, polythiophene, polyimidazole, polythiazole, or polyfuran is added with a dopant made of an electron-donating or electron-withdrawing compound. As the dopant, for example, an acid compound such as a sulfonic acid compound, a carboxylic acid compound, and a phosphoric acid compound, and a salt compound such as an ammonium salt, a sodium salt, and a potassium salt of these acid compounds are used. The dopant concentration in the solid electrolyte layer 5 is higher on the surface side than on the inner side of the sintered body 2. That is, since the sintered body 2 is formed by sintering the fine powder of the valve action metal as shown in FIG.
The surface is uneven. Since the oxide film 4 is thin, it is formed along the uneven surface of the sintered body 2. The solid electrolyte layer 5 laminated on the surface of the oxide film 4 usually enters the recesses of the sintered body 2 and is also laminated thickly on the surface of the sintered body 2. Then, the concentration of the dopant in the solid electrolyte layer 5 is changed to the inner part 5-
The portion 5-2 on the front side stacked on the surface is higher than the portion 1.

【0017】固体電解質層5の表面には、カーボンベス
トからなるカーボン層6を設けている。このカーボン層
6の表面には銀ペーストからなる銀層7を設け、コンデ
ンサ素子としている。銀層7には銀導電性ペーストによ
り陰極端子9を接続している。また、陽極用リード線1
には陽極端子10を接続している。そしてコンデンサ素
子、陰極端子9及び陽極端子10の一部をエポキシ樹脂
等の外装11で被覆して、固体電解コンデンサ12とし
ている。
On the surface of the solid electrolyte layer 5, a carbon layer 6 made of carbon vest is provided. A silver layer 7 made of silver paste is provided on the surface of the carbon layer 6 to form a capacitor element. A cathode terminal 9 is connected to the silver layer 7 with a silver conductive paste. Also, lead wire for anode 1
Is connected to the anode terminal 10. Then, a part of the capacitor element, the cathode terminal 9 and the anode terminal 10 is covered with an exterior 11 such as an epoxy resin to form a solid electrolytic capacitor 12.

【0018】次に、上記の固体電解コンデンサの製造方
法を説明する。先ず、タンタルやアルミニウム、ニオブ
等の弁作用金属の微粉末に、カンファやアクリル系樹脂
等を有機溶剤で溶かしたバインダーを添加し、混合す
る。混合した後、加熱し、有機溶剤を揮発して除去す
る。次に、この弁作用金属の微粉末を、タンタル等の弁
作用金属からなる陽極用リード線1を引き出した状態に
して、角形や円筒形等の形状にプレス等で圧縮成形す
る。圧縮成形後、真空中等の雰囲気中において、180
0〜2200℃程度の高温度で15〜60分間程度加熱
して焼結し、焼結体2を形成する。この焼結時に粉末中
の不純物も蒸発させる。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned solid electrolytic capacitor will be described. First, a binder in which camphor, an acrylic resin, or the like is dissolved in an organic solvent is added to and mixed with fine powder of a valve metal such as tantalum, aluminum, or niobium. After mixing, the mixture is heated to remove the organic solvent by volatilization. Next, the fine powder of the valve action metal is compression-molded by a press or the like into a square or cylindrical shape with the anode lead wire 1 made of a valve action metal such as tantalum pulled out. After compression molding, in an atmosphere such as vacuum, 180
Sintering is performed by heating at a high temperature of about 0 to 2200 ° C. for about 15 to 60 minutes and sintering. During this sintering, impurities in the powder are also evaporated.

【0019】焼結後、陽極用リード線1の根本に、テフ
ロンやシリコーンゴム、シリコーン樹脂等からなる円板
状の絶縁板3を配置する。
After sintering, a disk-shaped insulating plate 3 made of Teflon, silicone rubber, silicone resin, or the like is arranged at the root of the anode lead wire 1.

【0020】そしてこの焼結体2から引き出されている
陽極用リード線1の先端をアルミニウムやステンレス等
の金属板に溶接する。金属板には作業の効率化のため、
焼結体2を複数個取り付ける。そしてこの状態で焼結体
2を硝酸やリン酸等の化成液中に、目視等により所定の
レベルまで浸漬し、焼結体2に定格電圧に応じた直流電
圧を印加し、化成処理する。この化成処理により、約1
6オングストローム/V程度の割合で酸化皮膜を生成
し、最終的に厚さ200〜6000オングストローム程
度の酸化皮膜4を形成する。
The tip of the anode lead wire 1 drawn from the sintered body 2 is welded to a metal plate such as aluminum or stainless steel. On metal plates, to improve work efficiency,
A plurality of sintered bodies 2 are attached. Then, in this state, the sintered body 2 is immersed in a chemical conversion solution such as nitric acid or phosphoric acid to a predetermined level visually or the like, and a DC voltage corresponding to the rated voltage is applied to the sintered body 2 to perform a chemical conversion treatment. By this chemical conversion treatment, about 1
An oxide film is generated at a rate of about 6 angstroms / V, and finally an oxide film 4 having a thickness of about 200 to 6000 angstroms is formed.

【0021】酸化皮膜4を形成後、その表面に導電性高
分子からなる固体電解質層5を形成する。この固体電解
質層5は、例えば次の通りに形成する。すなわち、第1
の方法は、先ず、酸化剤又は、酸化剤と、酸化合物や塩
化合物からなるドーパントを付与する物質との混合物を
適当な溶媒に溶解した溶液を焼結体2に含浸する。この
後、酸化剤の溶液を用いた場合には、モノマーと酸化合
物や塩化合物からなるドーパントを付与する物質との混
合物からなる溶液を含浸させてモノマーを化学酸化重合
反応させ、ドーパントを結合して導電性を付与する。ま
た、酸化剤と酸化合物等の物質との混合溶液を用いた場
合には、モノマー又は、モノマーと酸化合物や塩化合物
のドーパントを付与する物質との混合溶液のどちらかを
含浸して、モノマーを化学酸化重合反応させ、ドーパン
トを結合して導電性を付与する。そしてこれらの含浸処
理を所定回数繰返して所定の厚さにし、その後、乾燥処
理する。また、第2の方法は、先ず、モノマー又は、モ
ノマーと酸化合物や塩化合物との混合物の溶液を焼結体
2に含浸する。この後、モノマーの溶液を用いた場合に
は、酸化剤と酸化合物や塩化合物のドーパントを付与す
る物質との混合物の溶液を含浸して化学酸化重合反応さ
せるとともに、導電性を付与する。また、モノマーと酸
化合物等の混合溶液を用いた場合には、酸化剤又は、酸
化剤と酸化合物等との混合溶液を含浸し、モノマーを化
学酸化重合反応させ、導電性を付与する。そしてこれら
の含浸処理を所定回数繰返して所定の厚さにし、乾燥処
理する。さらに、第3の方法は、モノマー、酸化合物や
塩化合物のドーパントを付与する物質、酸化剤の混合物
を適当な溶媒に溶解した溶液を焼結体2に含浸し、モノ
マーを化学酸化重反応させ、導電性を付与する。そして
この含浸処理を所定回数繰返して所定の厚さにし、乾燥
処理する。
After the oxide film 4 is formed, a solid electrolyte layer 5 made of a conductive polymer is formed on the surface. This solid electrolyte layer 5 is formed, for example, as follows. That is, the first
First, the sintered body 2 is impregnated with a solution obtained by dissolving an oxidizing agent or a mixture of an oxidizing agent and a substance to which a dopant made of an acid compound or a salt compound is dissolved in an appropriate solvent. Thereafter, when a solution of an oxidizing agent is used, the monomer is chemically impregnated with a solution of a mixture of a monomer and a substance to which a dopant including an acid compound or a salt compound is imparted, and the dopant is bound. To impart conductivity. When a mixed solution of an oxidizing agent and a substance such as an acid compound is used, a monomer or a mixed solution of a monomer and a substance to which a dopant of an acid compound or a salt compound is added is impregnated with the monomer. Is subjected to a chemical oxidative polymerization reaction, and a dopant is bonded to impart conductivity. These impregnation processes are repeated a predetermined number of times to obtain a predetermined thickness, and thereafter, a drying process is performed. In the second method, first, a solution of a monomer or a mixture of a monomer and an acid compound or a salt compound is impregnated into the sintered body 2. Thereafter, when a solution of the monomer is used, a solution of a mixture of an oxidizing agent and a substance to which a dopant of an acid compound or a salt compound is added is impregnated to cause a chemical oxidative polymerization reaction and to impart conductivity. When a mixed solution of a monomer and an acid compound is used, an oxidizing agent or a mixed solution of an oxidizing agent and an acid compound is impregnated, and the monomer is subjected to a chemical oxidative polymerization reaction to impart conductivity. Then, these impregnation processes are repeated a predetermined number of times to obtain a predetermined thickness, and a drying process is performed. Furthermore, the third method is to impregnate a solution obtained by dissolving a mixture of a monomer, a substance imparting a dopant of an acid compound or a salt compound, and an oxidizing agent in a suitable solvent into the sintered body 2 and subject the monomer to a chemical oxidative polyreaction. And imparts conductivity. Then, this impregnation process is repeated a predetermined number of times to obtain a predetermined thickness, followed by a drying process.

【0022】なお、第1の方法〜第3の方法で導電性高
分子からなる固体電解質層5を形成する場合、いずれも
副生成物が生成して含まれている。例えば、酸化剤とし
てペルオキソ2硫酸アンモニウム(過硫酸アンモニウ
ム)を用いた場合には、硫酸アンモニウムや硫酸水素ア
ンモニウムからなる副生成物が固体電解質層5中に含ま
れている。また、第1の方法及び第2の方法による場合
には、モノマー溶液や、モノマーと酸化合物との混合溶
液と、酸化剤の溶液や、酸化剤と酸化合物との混合溶液
とを交互に含浸する処理を行なうため焼結体2に付着す
るモノマーの溶液等の量と、酸化剤の溶液等の量とが一
定にならず、過不足が生じ、過剰な成分が固体電解質層
5中に残る。さらに、モノマーが重合してく過程で、モ
ノマーが数分子結合した低分子量体(オリゴマー)が生
成し、固体電解質層5中に副生成物として含まれてい
る。そして、これらの副生成物は、高分子の形成の時
や、その後の乾燥工程において、固体電解質層5の焼結
体2の表面側の部分5−2の方が内部側の部分5−1よ
りも高くなっている。また、第3の方法では、予じめ必
要な量のモノマー、酸化合物又は塩化合物及び酸化剤を
配合できるため、モノマーや酸化合物又は塩化合物、酸
化剤の過不足による副生成物は、第1の方法や第3の方
法に比較して少なくできる。
When the solid electrolyte layer 5 made of a conductive polymer is formed by the first to third methods, by-products are generated and contained in each case. For example, when ammonium peroxodisulfate (ammonium persulfate) is used as an oxidizing agent, a by-product composed of ammonium sulfate or ammonium hydrogen sulfate is contained in the solid electrolyte layer 5. Further, in the case of the first method and the second method, the monomer solution, the mixed solution of the monomer and the acid compound, the solution of the oxidizing agent, and the mixed solution of the oxidizing agent and the acid compound are alternately impregnated. The amount of the monomer solution and the like adhering to the sintered body 2 and the amount of the oxidant solution and the like adhering to the sintered body 2 are not constant, resulting in excess and deficiency, and excessive components remain in the solid electrolyte layer 5. . Further, in the course of polymerization of the monomer, a low molecular weight (oligomer) in which several molecules of the monomer are bonded is generated, and is contained in the solid electrolyte layer 5 as a by-product. These by-products are formed such that the portion 5-2 on the surface side of the sintered body 2 of the solid electrolyte layer 5 is closer to the inner portion 5-1 at the time of forming a polymer or in a subsequent drying step. Is higher than. In the third method, a necessary amount of a monomer, an acid compound or a salt compound, and an oxidizing agent can be blended in advance. The number can be reduced as compared with the first method and the third method.

【0023】また、酸化剤は、例えば、重クロム酸カリ
ウムや重クロム酸ナトリウム、ペルオキソ2硫酸アンモ
ニウム、過酸化水素、塩化第2鉄、過マンガン酸カリウ
ム、二酸化マンガン、二酸化鉛等を用い、0.1〜1.
0mol/l程度の濃度にする。
As the oxidizing agent, for example, potassium dichromate, sodium dichromate, ammonium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, ferric chloride, potassium permanganate, manganese dioxide, lead dioxide and the like are used. 1-1.
Make the concentration about 0 mol / l.

【0024】そして、ドーパントを付与する物質として
用いる酸化合物には、スルホン酸化合物やカルボン酸化
合物、リン酸化合物等を用いる。特に、スルホン酸化合
物としては、解離定数がナフタレンスルホン酸又はその
誘導体とほぼ同一か又はより小さく、かつドーパントの
陰イオンがナフタレンスルホン酸又はその誘導体の陰イ
オンよりも小さい物質とする。このようなスルホン酸化
合物として、例えば、スルホンイソフタル酸やスルホコ
ハク酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ス
ルホサリチル酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスル
ホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸及びその誘導体、
カンファースルホン酸、スルホン酢酸、ジフェノールス
ルホン酸等の酸を用いる。この酸化合物の濃度は0.0
5〜1.0mol/l程度にする。また、ドーパントを付
与する物質として用いる塩化合物には、前記の酸化合物
のアンモニウム塩やナトリウム塩、カリウム塩を用い
る。すなわち、スルホン酸化合物の場合には、アルミニ
ウム塩としてスルホイソフタル酸アンモニウムやスルホ
コハク酸アンモニウム、メタンスルホン酸アンモニウ
ム、フェノールスルホン酸アンモニウム、スルホサリチ
ル酸アンモニウム、ベンゼンスルホン酸アンモニウム、
ベンゼンジスルホン酸アンモニウム、アルキルベンゼン
スルホン酸アンモニウム及びその誘導体、カンファース
ルホン酸アンモニウム、スルホン酢酸アンモニウム、ジ
フェノールスルホン酸アンモニウム等の塩を用いる。そ
してナトリウム塩としては、スルホイソフタル酸ナトリ
ウム、スルホコハク酸ナトリウム、メタンスルホン酸ナ
トリウム、フェノールスルホン酸ナトリウム、スルホサ
リチル酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、
ベンゼンジスルホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム及びその誘導体、カンファースルホ
ン酸ナトリウム、スルホン酢酸ナトリウム、ジフェノー
ルスルホン酸ナトリウム等の塩を用いる。さらに、カリ
ウム塩としては、スルホイソフタル酸カリウムやスルホ
コハク酸カリウム、メタンスルホン酸カリウム、フェノ
ールスルホン酸カリウム、スルホサリチル酸カリウム、
ベンゼンスルホン酸カリウム、ベンゼンジスルホン酸カ
リウム、アルキルベンゼンスルホン酸カリウム及びその
誘導体、カンファースルホン酸カリウム、スルホン酢酸
カリウム、スルホアニリン、ジフェノールスルホン酸カ
リウム等の塩を用いる。そしてこれらのアンモニウム塩
やナトリウム塩、カリウム塩の化合物の濃度も0.05
〜1.0mol/l程度にする。また、塩化合物の溶解度
を高め、液中の濃度をとげるために、塩酸や硫酸等を添
加してもよい。
As the acid compound used as the substance for imparting a dopant, a sulfonic acid compound, a carboxylic acid compound, a phosphoric acid compound and the like are used. In particular, as the sulfonic acid compound, a substance having a dissociation constant substantially equal to or smaller than that of naphthalenesulfonic acid or a derivative thereof, and a dopant anion smaller than that of naphthalenesulfonic acid or a derivative thereof is used. As such sulfonic acid compounds, for example, sulfone isophthalic acid and sulfosuccinic acid, methanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfosalicylic acid, benzenesulfonic acid, benzenedisulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid and derivatives thereof,
An acid such as camphorsulfonic acid, sulfoneacetic acid, or diphenolsulfonic acid is used. The concentration of this acid compound is 0.0
It is adjusted to about 5 to 1.0 mol / l. In addition, as the salt compound used as the substance imparting the dopant, an ammonium salt, a sodium salt, or a potassium salt of the above-mentioned acid compound is used. That is, in the case of a sulfonic acid compound, ammonium sulfoisophthalate and ammonium sulfosuccinate, ammonium methanesulfonate, ammonium phenolsulfonate, ammonium sulfosalicylate, ammonium benzenesulfonate, and aluminum salts as aluminum salts.
Salts such as ammonium benzenedisulfonate, ammonium alkylbenzenesulfonate and derivatives thereof, ammonium camphorsulfonate, ammonium sulfonate, and ammonium diphenolsulfonate are used. And as the sodium salt, sodium sulfoisophthalate, sodium sulfosuccinate, sodium methanesulfonate, sodium phenolsulfonate, sodium sulfosalicylate, sodium benzenesulfonate,
Salts such as sodium benzenedisulfonate, sodium alkylbenzenesulfonate and derivatives thereof, sodium camphorsulfonate, sodium sulfone acetate and sodium diphenolsulfonate are used. Further, as the potassium salt, potassium sulfoisophthalate, potassium sulfosuccinate, potassium methanesulfonate, potassium phenolsulfonate, potassium sulfosalicylate,
Salts such as potassium benzenesulfonate, potassium benzenedisulfonate, potassium alkylbenzenesulfonate and derivatives thereof, potassium camphorsulfonate, potassium sulfonate, sulfoaniline, and potassium diphenolsulfonate are used. The concentration of these ammonium salt, sodium salt, and potassium salt compounds is also 0.05%.
To about 1.0 mol / l. Further, hydrochloric acid, sulfuric acid, or the like may be added in order to increase the solubility of the salt compound and increase the concentration in the solution.

【0025】さらに、モノマーとしては、例えば、アセ
チレンやパラフェニレン、ピロール、ビニレン、フェニ
レン、アニリン、チオフェン、イミダゾール、チアゾー
ル、フラン等を用い、0.1〜1.0mol/l程度の濃
度にする。
Further, as the monomer, for example, acetylene, paraphenylene, pyrrole, vinylene, phenylene, aniline, thiophene, imidazole, thiazole, furan or the like is used, and the concentration is about 0.1 to 1.0 mol / l.

【0026】酸化皮膜4の表面に導電性高分子からなる
固体電解質層5を形成した後、酸化合物や塩化合物から
なるドーパントを付与する物質を水や有機溶媒、これら
の混合溶媒等に溶解した溶液に焼結体2を浸漬処理した
り、液を吹付け処理等するか、または、浸漬後に焼結体
2を陽極とし、溶液を陰極として電圧を印加し、電解酸
化処理する。そして、この浸漬処理や電解酸化処理等に
用いる溶液は、pHが3未満になっている。なお、この
溶液のpHは好ましくはほぼ2以下が良く、特に、1程
度が良い。そしてこの範囲のpHであれば、導電性高分
子中のドーパントをほとんど溶出することなく、溶液中
のドーパントを新たに結合させることができる。
After a solid electrolyte layer 5 made of a conductive polymer is formed on the surface of the oxide film 4, a substance to be provided with a dopant made of an acid compound or a salt compound is dissolved in water, an organic solvent, a mixed solvent thereof or the like. The sintered body 2 is immersed in the solution, sprayed with a liquid, or the like, or after immersion, a voltage is applied using the sintered body 2 as an anode and the solution as a cathode to perform electrolytic oxidation treatment. The pH of the solution used for the immersion treatment or the electrolytic oxidation treatment is less than 3. The pH of this solution is preferably about 2 or less, and particularly preferably about 1. When the pH is in this range, the dopant in the solution can be newly bound without almost eluting the dopant in the conductive polymer.

【0027】また、この浸漬処理等に用いる溶液は、導
電性高分子を形成する際に生成し、固体電解質層5中に
含まれている副生成物を溶解できる。このため、浸漬処
理等を行うと、固体電解質層5中の副生成物が溶液中に
溶解する。そして副生成物が溶解した後の固体電解質層
5の空隙に溶液が含浸され、そこにドーパントが入り込
んで高分子に結合する。これにより、固体電解質層5中
のドーパント濃度が高くなる。特に、固体電解質層5の
焼結体2の表面側の部分5−2の方に副生成物が多いた
め、この部分5−2で副生成物の代りにドーパントが結
合してドーパント濃度が高くなる。
The solution used for the immersion treatment or the like is formed when the conductive polymer is formed, and can dissolve by-products contained in the solid electrolyte layer 5. Therefore, when immersion treatment or the like is performed, by-products in the solid electrolyte layer 5 dissolve in the solution. Then, the solution is impregnated into the voids of the solid electrolyte layer 5 after the by-products are dissolved, and the dopant enters therein and bonds to the polymer. Thereby, the dopant concentration in the solid electrolyte layer 5 increases. In particular, since there is more by-product in the portion 5-2 on the surface side of the sintered body 2 of the solid electrolyte layer 5, a dopant is bonded in place of the by-product in this portion 5-2 to increase the dopant concentration. Become.

【0028】そして特に、電解酸化処理すると、例えば
酸化剤による副生成物が陽イオンとして陰極側の溶液に
引かれ、酸化合物等のドーパントが陰イオンとして焼結
体側に引かれるため、副生成物の溶出と、ドーパントの
付着を同時に進行できる。すなわち、酸化剤としてペル
オキソ2硫酸アンモニウムを用い、酸化合物としてスル
ホン酸化合物を用いた場合には、アンモニウムイオンが
陰極側に引かれ、スルホン酸イオンが、焼結体2側に引
かれる。また、導電性高分子を第3の方法で行った場合
には、モノマーや、酸化合物又は塩化合物、酸化剤の過
不足による副生成物が比較的に少ないため、浸漬処理や
電解酸化処理を行っても、固体電解質層5中のドーパン
トの濃度は、付着した酸化合物や塩化合物の量にほぼ依
存する。
In particular, in the electrolytic oxidation treatment, for example, by-products due to an oxidizing agent are attracted to the solution on the cathode side as cations, and dopants such as acid compounds are attracted to the sintered body as anions, so that the by-products Elution and the attachment of the dopant can proceed simultaneously. That is, when ammonium peroxodisulfate is used as the oxidizing agent and a sulfonic acid compound is used as the acid compound, ammonium ions are drawn to the cathode side and sulfonic acid ions are drawn to the sintered body 2 side. In addition, when the conductive polymer is used in the third method, since there are relatively few monomers, acid compounds or salt compounds, and by-products due to excess or deficiency of the oxidizing agent, immersion treatment or electrolytic oxidation treatment is performed. Even if it is performed, the concentration of the dopant in the solid electrolyte layer 5 substantially depends on the amount of the attached acid compound or salt compound.

【0029】そしてこの酸化物等の濃度は、例えば、
0.1〜5mol/l、好ましくは0.1mol/l〜2mol
/lとする。すなわち、酸化合物等の濃度が0.1mol
/lより低いと、重合した高分子のドーパントが溶液中
に溶出して、脱ドープしてしまい、コンデンサの周波数
特性を向上する効果が低くなる。また、酸化合物等の濃
度が5mol/lよりも高いと、焼結体の表面側に過剰の
酸化物等が付着し残り易くなる。このため、コンデンサ
の漏れ電流が増大し易く、耐湿性が低下し易くなる。
The concentration of the oxide or the like is, for example,
0.1-5 mol / l, preferably 0.1 mol / l-2 mol
/ L. That is, the concentration of the acid compound is 0.1 mol.
If it is lower than / l, the polymerized polymer dopant elutes into the solution and is undoped, and the effect of improving the frequency characteristics of the capacitor is reduced. On the other hand, when the concentration of the acid compound or the like is higher than 5 mol / l, excessive oxides and the like tend to adhere to the surface of the sintered body and remain. Therefore, the leakage current of the capacitor tends to increase, and the moisture resistance tends to decrease.

【0030】また、浸漬処理等に用いる溶液の温度は、
焼結体2を浸漬するだけの処理を行なう場合には、20
〜60℃の範囲が良く、特に、40℃以下の範囲が好ま
しい。すなわち、温度20℃よりも低いと、溶液の拡散
速度が低くなり、固体電解質層5中のドーパント濃度を
高め難くなり、浸漬処理時間が長くなる。また、温度が
60℃よりも高いと、固体電解質層5が酸化皮膜4から
剥離し易くなる。
The temperature of the solution used for the immersion treatment or the like is as follows:
In the case of performing only the process of immersing the sintered body 2, 20
The range is preferably from 60 ° C to 60 ° C, and particularly preferably from 40 ° C or lower. That is, if the temperature is lower than 20 ° C., the diffusion rate of the solution becomes low, it becomes difficult to increase the dopant concentration in the solid electrolyte layer 5, and the immersion treatment time becomes long. On the other hand, when the temperature is higher than 60 ° C., the solid electrolyte layer 5 is easily separated from the oxide film 4.

【0031】さらに、電解酸化処理をする場合には、例
えば、直流電圧を電流制限して最大電圧を印加するか、
低電圧から最大電圧まで掃引して印加する等して行な
う。この際、焼結体に印加する最大電圧は、焼結体に酸
化皮膜4を形成する際の化成電圧と同じか、それよりも
低い電圧とする方が好ましい。
Further, when performing the electrolytic oxidation treatment, for example, the current may be limited to a DC voltage to apply a maximum voltage,
It is performed by sweeping from a low voltage to a maximum voltage and applying the voltage. At this time, it is preferable that the maximum voltage applied to the sintered body is equal to or lower than the formation voltage when forming the oxide film 4 on the sintered body.

【0032】次に、固体電解質層5の表面にカーボンペ
ーストを塗布して、カーボン層6を形成する。カーボン
層6を形成後、この表面に銀ペーストを塗布して銀層7
を形成する。銀層7を形成後、この銀層7に銀導電性ペ
ースト等の導電性接着剤8により陰極端子9を接続する
とともに、陽極用リード線1に陽極端子10を接続す
る。そして樹脂モールド法や樹脂ディップ法等により樹
脂外装11を形成して固体電解コンデンサ12を形成す
る。
Next, a carbon paste is applied to the surface of the solid electrolyte layer 5 to form a carbon layer 6. After the carbon layer 6 is formed, a silver paste is applied to the surface to form a silver layer 7.
To form After the silver layer 7 is formed, a cathode terminal 9 is connected to the silver layer 7 with a conductive adhesive 8 such as a silver conductive paste, and an anode terminal 10 is connected to the anode lead wire 1. Then, the resin exterior 11 is formed by a resin molding method, a resin dipping method, or the like to form the solid electrolytic capacitor 12.

【0033】[0033]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。 実施例1〜実施例5:図1に示す通りの構造の固体電解
コンデンサとする。弁作用金属としては公称30KCV/
gのタンタル粉末を用いる。そして先ず、タンタル粉末
をプレスで圧縮成形する。この際、直径が0.25mmの
タンタル線からなる陽極用リード線の一端をこのタンタ
ル粉末中に埋め込み、他端を引き出す。圧縮成形後、真
空中で焼結し、大きさが1.0mm×1.0mm×1.2mm
角の焼結体を形成する。次に、この焼結体を希硝酸溶液
中に浸漬し、30Vの直流電圧を印加して化成し、酸化
皮膜を形成する。化成後、酸化皮膜の表面にポリアニリ
ンからなる固体電解質層を化学酸化重合法により形成す
る。すなわち、化成後の焼結体を0.2mol/lのペル
オキソ2硫酸アンモニウムの水溶液中に5分間浸漬す
る。この浸漬後、室温でアニリン0.2mol/l、パラ
トルエンスルホン酸0.1mol/lで水、エタノールの
等容量の混合溶液中に5秒間浸漬する。この後、空気中
に30分間放置して、重合処理する。そしてこのペルオ
キソ2硫酸アンモニウム水溶液に浸漬する工程から放置
処理までを15回繰り返す。繰り返し後、温度80℃で
30分間乾燥処理し、黒色の導電性のポリアニリンから
なる固体電解質層を形成する。固体電解質層を形成した
後、焼結体をpHがほぼ1で、温度及びパラトルエンス
ルホン酸の濃度が表1に示す通りのパラトルエンスルホ
ン酸の水溶液中に20〜30分間浸漬する。浸漬後、温
度110℃で30分間程度乾燥する。乾燥後、カーボン
ペースト、銀ペーストを順次塗布し、硬化してグラファ
イト層及び銀層を形成する。銀層を形成後、銀層に銀導
電性ペーストにより陰極端子を接続するとともに、陽極
用リード線に陽極端子を溶接する。そしてエポキシ樹脂
をトランスファ・モールド処理して外装を形成し、エー
ジング処理する。
Next, embodiments of the present invention will be described. Examples 1 to 5: A solid electrolytic capacitor having a structure as shown in FIG. Nominal 30KCV / for valve action metal
g of tantalum powder is used. First, the tantalum powder is compression-molded by a press. At this time, one end of an anode lead wire made of a tantalum wire having a diameter of 0.25 mm is embedded in the tantalum powder, and the other end is pulled out. After compression molding, it is sintered in a vacuum and the size is 1.0mm × 1.0mm × 1.2mm
A corner sintered body is formed. Next, this sintered body is immersed in a dilute nitric acid solution, and a DC voltage of 30 V is applied to form the oxide to form an oxide film. After the formation, a solid electrolyte layer made of polyaniline is formed on the surface of the oxide film by a chemical oxidation polymerization method. That is, the sintered body after chemical formation is immersed in an aqueous solution of 0.2 mol / l ammonium peroxodisulfate for 5 minutes. After this immersion, it is immersed for 5 seconds in a mixed solution of aniline 0.2 mol / l and paratoluenesulfonic acid 0.1 mol / l in an equal volume of water and ethanol at room temperature. Then, it is left in the air for 30 minutes to perform a polymerization treatment. The process from the step of dipping in the aqueous solution of ammonium peroxodisulfate to the standing treatment is repeated 15 times. After the repetition, a drying treatment is performed at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes to form a solid electrolyte layer made of black conductive polyaniline. After forming the solid electrolyte layer, the sintered body is immersed in an aqueous solution of paratoluenesulfonic acid having a pH of about 1 and a temperature and a concentration of paratoluenesulfonic acid as shown in Table 1 for 20 to 30 minutes. After immersion, it is dried at a temperature of 110 ° C. for about 30 minutes. After drying, a carbon paste and a silver paste are sequentially applied and cured to form a graphite layer and a silver layer. After forming the silver layer, the cathode terminal is connected to the silver layer with a silver conductive paste, and the anode terminal is welded to the anode lead wire. Then, the epoxy resin is subjected to transfer molding processing to form an exterior, and subjected to aging processing.

【0034】実施例6〜実施例10:次の条件以外は、
実施例1〜実施例5と同一とする。すなわち、化成後
に、焼結体を0.2mol/lのペルオキソ2硫酸アンモ
ニウム水溶液中に5分間浸漬する。浸漬後、アニリン
0.2mol/l、カンファスルホン酸0.1mol/lで水
とエタノールとの等容量の混合溶液中に5秒間浸漬す
る。この浸漬後、空気中に30分間放置して重合処理す
る。そしてこれらの浸漬処理から放置処理までを15回
繰り返す。繰り返し後、温度80℃で30分間乾燥す
る。乾燥後、焼結体をpHがほぼ1で、温度及びカンフ
ァスルホン酸の濃度が表1に示す通りのカンファスルホ
ン酸水溶液中に30分間程浸漬するとともに、焼結体を
陽極とし、溶液を収納した槽を陰極にして14〜24V
の直流電圧を印加して電解酸化処理する。そして、実施
例1〜実施例10について、従来例及び比較例ととも
に、固体電解質層中のドーパントの分布状態、ESRの
周波数特性及び耐熱性について測定した。
Examples 6 to 10: Except for the following conditions,
Example 1 is the same as Example 1 to Example 5. That is, after the formation, the sintered body is immersed in a 0.2 mol / l aqueous solution of ammonium peroxodisulfate for 5 minutes. After immersion, it is immersed for 5 seconds in a mixed solution of aniline 0.2 mol / l and camphorsulfonic acid 0.1 mol / l in an equal volume of water and ethanol. After this immersion, it is left in the air for 30 minutes to perform a polymerization treatment. Then, the process from the immersion process to the leaving process is repeated 15 times. After repetition, it is dried at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes. After drying, the sintered body was immersed in a camphorsulfonic acid aqueous solution having a pH of about 1, a temperature and a concentration of camphorsulfonic acid as shown in Table 1 for about 30 minutes, and the sintered body was used as an anode and the solution was stored. 14 to 24 V with the used cell as the cathode
To perform electrolytic oxidation treatment. And about Example 1-Example 10, the distribution state of the dopant in a solid electrolyte layer, the ESR frequency characteristic, and heat resistance were measured with the conventional example and the comparative example.

【0035】すなわち、固体電解質中のドーパントの濃
度の分布状態は、固体電解質層を形成した後の焼結体を
ドーパントを含む溶液に浸漬処理するか、または、電解
酸化処理した後の固体電解質層について測定する。そし
て浸漬処理や電解酸化処理後に、図2に示す通り、焼結
体2の表面側に積層している部分5−2の固体電解質層
5を剥離したものと、剥離後の焼結体2の両方を試料と
して用いる。そして剥離した部分5−2の試料に含まれ
るドーパントの濃度を、焼結体2の表面側の固体電解質
層5のそれとする。また、剥離後の焼結体2中の固体電
解質層5の部分5−1に含まれるドーパントの濃度を、
焼結体2の内部側の固体電解質層5のそれとする。そし
て各試料から、固体電解質層中の窒素Nと硫黄Sの量を
測定し、ポリアニリンの一般式
That is, the distribution state of the concentration of the dopant in the solid electrolyte is determined by immersing the sintered body after the formation of the solid electrolyte layer in a solution containing the dopant or by performing the electrolytic oxidation treatment on the solid electrolyte layer. Is measured. Then, after the immersion treatment or the electrolytic oxidation treatment, as shown in FIG. 2, the solid electrolyte layer 5 of the portion 5-2 laminated on the surface side of the sintered body 2 is separated from the sintered body 2 after the separation. Both are used as samples. Then, the concentration of the dopant contained in the sample of the separated portion 5-2 is set to that of the solid electrolyte layer 5 on the surface side of the sintered body 2. Further, the concentration of the dopant contained in the portion 5-1 of the solid electrolyte layer 5 in the sintered body 2 after the separation is
This is the solid electrolyte layer 5 inside the sintered body 2. Then, from each sample, the amounts of nitrogen N and sulfur S in the solid electrolyte layer were measured, and the general formula of polyaniline was obtained.

【0036】[0036]

【化1】 Embedded image

【0037】で表わされる骨格に結合するスルホン酸イ
オンR−SO3 -(Rは有機基)の相対量をS/N(原子
比)として求め、ドーパントの濃度として表す。また、
表面側のS/Nと内部側のS/Nの差を内部側のS/N
で割って、内部側のドーパント濃度に対する表面側のド
ーパント濃度の増加の程度を表す。なお、窒素Nと硫黄
Sの分析には、REKIN ELMERの元素分析装置(Mode
l 2400II)を用いる。
The acid bound to the backbone represented by ion R-SO 3 - (R is an organic group) determine the relative amount of the S / N (atomic ratio), expressed as the concentration of the dopant. Also,
The difference between the S / N on the front side and the S / N on the inner side is calculated as the S / N on the inner side.
And the degree of increase in the dopant concentration on the front side relative to the dopant concentration on the inner side. For the analysis of nitrogen N and sulfur S, REKIN ELMER's elemental analyzer (Mode
l 2400II).

【0038】また、ESRの周波数特性は、エージング
処理後で加熱処理前の固体電解コンデンサについて、1
KHz及び100KHzの周波数のときのESRを測定
した。
The frequency characteristics of the ESR are as follows for the solid electrolytic capacitor after the aging treatment and before the heating treatment.
The ESR was measured at a frequency of KHz and 100 KHz.

【0039】さらに、耐熱性についてはエージング処理
後に、空気中で温度180℃で30分間加熱処理した後
の固体電解コンデンサについて、1KHz及び100K
Hzの周波数のときのESRを測定した。
Further, regarding the heat resistance, the solid electrolytic capacitor after heat treatment at 180 ° C. for 30 minutes in air after the aging treatment was performed at 1 KHz and 100 KHz.
The ESR at a frequency of Hz was measured.

【0040】また、従来例及び比較例は次の条件からな
るものとする。 従来例1:実施例1〜実施例5において、固体電解質層
を形成した後に、パラトルエンスルホン酸に焼結体を浸
漬する処理をしないで、温度110℃で乾燥する以外
は、同一の条件とする。
The conventional example and the comparative example have the following conditions. Conventional Example 1: In the same manner as in Examples 1 to 5, except that the solid electrolyte layer is formed and then dried at a temperature of 110 ° C. without performing the treatment of immersing the sintered body in paratoluenesulfonic acid. I do.

【0041】従来例2:実施例6〜実施例10におい
て、固体電解質層を形成した後に、カンファスルホン酸
溶液中で電解酸化処理しないで、温度110℃で乾燥す
る以外は、同一の条件とする。
Conventional Example 2: The same conditions as in Examples 6 to 10 except that the solid electrolyte layer is formed and then dried at a temperature of 110 ° C. without electrolytic oxidation treatment in a camphorsulfonic acid solution. .

【0042】比較例1:実施例1〜実施例5において、
固体電解質層を形成後の焼結体を、pHが3以上で、温
度30℃、0.1wt%のパラトルエンスルホン酸水溶液
中に30分間浸漬処理する以外は、同一の条件とする。
Comparative Example 1: In Examples 1 to 5,
The same conditions are used except that the sintered body after the formation of the solid electrolyte layer is immersed in a 0.1 wt% aqueous solution of p-toluenesulfonic acid at a temperature of 30 ° C. and a pH of 3 or more for 30 minutes.

【0043】比較例2:実施例6〜実施例10におい
て、固体電解質層を形成後に、焼結体を、pHが3以上
で、室温の0.1wt%のカンファスルホン酸水溶液中に
浸漬し、24Vの電圧を印加して電解酸化処理する以外
は、同一の条件とする。
Comparative Example 2: In Examples 6 to 10, after forming the solid electrolyte layer, the sintered body was immersed in a 0.1 wt% aqueous solution of camphorsulfonic acid having a pH of 3 or more at room temperature. The same conditions are applied except that the electrolytic oxidation treatment is performed by applying a voltage of 24V.

【0044】測定結果は表1に示す。Table 1 shows the measurement results.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】すなわち、表1から明らかな通り、ESR
は、加熱処理前においては1KHz及び100KHzの
とき、実施例1〜実施例10が0.58〜0.62及び
0.28〜0.33Ωであるのに対して、従来例1〜従
来例2が0.78〜0.85及び0.45〜0.50と
なり、前者の方が後者に比較して56%〜73%の大き
さに低下している。また、加熱処理後において、実施例
1〜実施例10のESRは、100KHzのとき、0.
29〜0.34となり、加熱処理前とほとんど一致して
いる。すなわち、実施例1〜実施例10により耐熱性が
改良されている。
That is, as is clear from Table 1, ESR
Before heating, at 1 KHz and 100 KHz, Examples 1 to 10 were 0.58 to 0.62 and 0.28 to 0.33 Ω, whereas Conventional Examples 1 to 2 Are 0.78 to 0.85 and 0.45 to 0.50, and the former is smaller than the latter by 56% to 73%. In addition, after the heat treatment, the ESR of Examples 1 to 10 was 0.1 kHz at 100 KHz.
29 to 0.34, which is almost the same as before the heat treatment. That is, the heat resistance is improved by Examples 1 to 10.

【0047】そして、実施例1〜実施例10によれば、
固体電解質層の焼結体の内部側よりも表面側の方がS/
Nの値が約1.08〜1.21倍大きくなっていて、後
者の方が硫黄S分多く、従ってドーパント濃度が高くな
っていることが明らかである。さらに、表1から明らか
な通り、実施例1〜実施例10は、比較例1及び比較例
2に比べても、加熱処理前及び加熱処理後の両方ともE
SRが低くなっていて、周波数特性が向上している。ま
た、実施例1〜実施例10は加熱処理の前後でESRが
ほとんど変わらないのに対して、比較例1及び比較例2
は加熱処理後のESRは加熱処理前に比べて約1.31
〜1.42倍に増加している。従って、pHが3未満の
ドーパントを含む溶液を用いて浸漬処理等する前者の方
が、ESRの低下等に対して効果的であることが明らか
である。
According to the first to tenth embodiments,
S / S is higher on the surface side than on the inner side of the sintered body of the solid electrolyte layer.
It is evident that the value of N is about 1.08 to 1.21 times larger, the latter having a higher sulfur S content and therefore a higher dopant concentration. Furthermore, as is clear from Table 1, Examples 1 to 10 are also different from Comparative Examples 1 and 2 in that both E before and after the heat treatment are E.
The SR is low and the frequency characteristics are improved. In Examples 1 to 10, the ESR hardly changed before and after the heat treatment, whereas in Comparative Examples 1 and 2
Indicates that the ESR after the heat treatment is about 1.31 compared to that before the heat treatment.
11.42 times. Therefore, it is clear that the former method, such as immersion treatment using a solution containing a dopant having a pH of less than 3, is more effective in reducing ESR and the like.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の通り、請求項1の発明によれば、
弁作用金属の粉末からなる焼結体に酸化皮膜を設け、こ
の酸化皮膜に積層して、電子共役系高分子にドーパント
を結合して導電性を付与した導電性高分子からなる、焼
結体の内部と表面に内部側よりも表面側の方のドーパン
ト濃度の高い固体電解質層を設けているため、低周波か
ら高周波の周波数領域に渡ってESRを低下でき、か
つ、耐熱性に優れ、熱処理後にも低いESRを維持で
き、従って、寿命を改善可能な固体電解コンデンサが得
られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
An oxide film is provided on a sintered body made of powder of valve action metal, laminated on this oxide film, a sintered body made of a conductive polymer provided with conductivity by bonding a dopant to an electron conjugated polymer. A solid electrolyte layer with a higher dopant concentration on the surface side than on the inner side is provided inside and on the surface, so that ESR can be reduced from low frequency to high frequency range, and heat resistance is excellent, A solid electrolytic capacitor that can maintain a low ESR later and thus can improve the life is obtained.

【0049】また、請求項2の発明の製造方法によれ
ば、酸化皮膜に導電性高分子を積層した後、ドーパント
を含むpHが3未満の溶液を用いて導電性高分子にドー
パントを結合しているため、同様に、ESRを低下で
き、耐熱性を向上でき、寿命を改善できる固体電解コン
デンサが得られる。
According to the manufacturing method of the second aspect of the present invention, after the conductive polymer is laminated on the oxide film, the dopant is bonded to the conductive polymer using a solution containing the dopant having a pH of less than 3. Therefore, similarly, a solid electrolytic capacitor that can reduce ESR, improve heat resistance, and improve life can be obtained.

【0050】さらに、請求項3の発明の製造方法によれ
ば、特に、ドーパントを含むpHが3未満の溶液を用い
て電解酸化処理し導電性高分子にドーパントを結合して
いるため、ドーパントの結合処理に要する作業時間を短
縮でき、かつESRの低下や、耐熱性の向上、寿命の改
善をできる固体電解コンデンサが得られる。
Further, according to the manufacturing method of the third aspect of the present invention, in particular, since the dopant is bonded to the conductive polymer by electrolytic oxidation using a solution containing the dopant and having a pH of less than 3, A solid electrolytic capacitor can be obtained in which the work time required for the bonding process can be reduced, the ESR can be reduced, the heat resistance can be improved, and the life can be improved.

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

【図1】請求項1の発明の実施の形態の断面図を示す。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】請求項1の発明の実施の形態のコンデンサ素子
に陽極端子及び陰極端子を接続した状態の一部を拡大
し、一部を簡略化した断面図を示す。
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view showing a state in which an anode terminal and a cathode terminal are connected to the capacitor element according to the embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…焼結体、 4…酸化皮膜、 5,5−1,5−2…
固体電解質層、12…固体電解コンデンサ。
2 ... sintered body, 4 ... oxide film, 5,5-1, 5-2 ...
Solid electrolyte layer, 12 ... Solid electrolytic capacitor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱 良樹 福島県田村郡三春町大字熊耳大平16 日立 エーアイシー株式会社三春工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiki Hama 16 Okuma Kuhei, Miharu-cho, Tamura-gun, Fukushima Prefecture Inside the Miharu Plant of Hitachi AIC Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弁作用金属の粉末からなる焼結体に酸化
皮膜を設け、この酸化皮膜に積層して、電子共役系高分
子にドーパントを結合して導電性を付与した導電性高分
子からなる固体電解質層を前記焼結体の内部と表面に設
けた固体電解コンデンサにおいて、焼結体の内部側より
も表面側の方のドーパント濃度の高い固体電解質層を有
することを特徴とする固体電解コンデンサ。
An oxide film is provided on a sintered body made of a valve metal powder, and the oxide film is laminated on the oxide film, and a conductive polymer provided with conductivity by bonding a dopant to an electron conjugated polymer. A solid electrolytic capacitor provided with a solid electrolyte layer on the inside and the surface of the sintered body, wherein the solid electrolyte layer has a higher dopant concentration on the surface side than on the inner side of the sintered body. Capacitors.
【請求項2】 弁作用金属に酸化皮膜を形成し、次に、
この酸化皮膜に固体電解質層を積層する固体電解コンデ
ンサの製造方法において、導電性高分子からなる固体電
解質層を酸化皮膜に積層した後、ドーパントを含むpH
が3未満の溶液を用いて前記導電性高分子にドーパント
を結合する処理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. An oxide film is formed on the valve action metal.
In the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer is laminated on an oxide film, a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is laminated on the oxide film, and then a pH containing a dopant is added.
A process of bonding a dopant to the conductive polymer using a solution having a value of less than 3.
【請求項3】 弁作用金属に酸化皮膜を形成し、次に、
この酸化皮膜に固体電解質層を積層する固体電解コンデ
ンサの製造方法において、導電性高分子からなる固体電
解質層を酸化皮膜に積層した後、ドーパントを含むpH
が3未満の溶液により電解酸化処理して導電性高分子に
ドーパントを結合する処理することを特徴とする固体電
解コンデンサの製造方法。
3. An oxide film is formed on the valve metal, and
In the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer is laminated on an oxide film, a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is laminated on the oxide film, and then a pH containing a dopant is added.
A process for bonding a dopant to a conductive polymer by electrolytic oxidation treatment with a solution having a concentration of less than 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103406A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Tdk Corp Manufacturing method of solid electrolytic capacitor
JP2007180260A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Showa Denko Kk Manufacturing method of solid electrolytic capacitor

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JP2007103406A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Tdk Corp Manufacturing method of solid electrolytic capacitor
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