JPH11214264A - Solid electrolytic capacitor - Google Patents

Solid electrolytic capacitor

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JPH11214264A
JPH11214264A JP10016149A JP1614998A JPH11214264A JP H11214264 A JPH11214264 A JP H11214264A JP 10016149 A JP10016149 A JP 10016149A JP 1614998 A JP1614998 A JP 1614998A JP H11214264 A JPH11214264 A JP H11214264A
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JP
Japan
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electrolytic capacitor
solution
solid electrolytic
electrolyte
present
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Pending
Application number
JP10016149A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiyouichi Sasaki
晶市 佐々木
Hideaki Uehara
秀秋 上原
Shiyousei Kinoshita
小聖 木下
Ko Gen
虎 厳
Yasuhiro Yano
康洋 矢野
Toru Yoshikawa
徹 吉川
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11214264A publication Critical patent/JPH11214264A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor which realizes simple formation of an electrolyte, has a high heat resistance property and excellent capacitance, internal resistance, dielectric loss and impedance from low frequencies to high frequencies, and has less specific drop due to stress in the process. SOLUTION: In a solid electrolytic capacitor in which an electrolyte 9 made of polyaniline is formed inside and outside a solid electrolytic capacitor element by repeating a process of impregnating the solid electrolytic capacitor element with a composition for forming the electrolyte of the solid electrolytic capacitor produced by mixing a first solution containing (A) aniline, (B) organic sulfonic acid, (C) water, and (D) organic solvent, and a second solution containing (E) oxidizing agent and (F) water, the weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline is set at 5,000 to 250,000, and the weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline inside of the solid electrolytic capacitor element is made greater than the weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline outside of the solid electrolytic capacitor element.

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】本発明は固体電解コンデンサ
に関し、特に、電解質の形成をアニリンの酸化重合で行
う固体電解コンデンサの電解質形成用組成物を用いて電
解質を形成した固体電解コンデンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a solid electrolytic capacitor in which an electrolyte is formed using a composition for forming an electrolyte of a solid electrolytic capacitor in which an electrolyte is formed by oxidative polymerization of aniline.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、弁金属と
呼ばれるタンタルの焼結体や、アルミニウムの拡面され
た成形体を陽極体とし、その表面に酸化皮膜を形成して
誘電体とし、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錯塩(TCNQ)
等を電解質層とする構造を有している。しかしながら、
二酸化マンガンは導電率が0.1S/cmと不十分であ
るため、これを電解質層とする固体電解コンデンサは高
周波数域でのインピーダンスが大きく、また、高い工程
温度を必要とする二酸化マンガン電解質を多数回重ね塗
りする必要があるために、本質的に漏れ電流不良が発生
しやすいという欠点があった。これを避けるために、M
nO2を一層形成するごとに誘電体である酸化膜の補修
を行うための再化成処理を行う必要があるので、電解質
形成工程が複雑であった。また、TCNQを電解質層と
するものは、TCNQがはんだ温度以下の温度で融解す
るために耐熱性に劣っていた。また、TCNQの導電率
は1S/cm程度が限界であるので、より高周波特性の
優れたコンデンサへの要求には応えられるものではなか
った。そのため、MnO2やTCNQよりも導電率が高
く、TCNQよりも耐熱性に優れた導電性高分子を電解
質層とする固体電解コンデンサが提案されている。例え
ば、特開昭60−37114号公報にはドープした複素
五員環式化合物重合体からなる導電性高分子を電解質層
とするコンデンサが開示されている。また、特開昭63
−80517号公報には複素五員環式化合物重合体の揮
発性溶剤溶液の塗布による薄膜層が形成され、かつドー
ピングされたものを電解質層とするコンデンサが開示さ
れている。
2. Description of the Related Art In a conventional solid electrolytic capacitor, a sintered body of tantalum called valve metal or a molded body obtained by expanding aluminum is used as an anode body, and an oxide film is formed on the surface of the anode body to form a dielectric. Manganese (MnO 2 ), 7, 7 ',
8,8'-tetracyanoquinodimethane complex salt (TCNQ)
Etc. as an electrolyte layer. However,
Since manganese dioxide has an insufficient conductivity of 0.1 S / cm, a solid electrolytic capacitor using the manganese dioxide as an electrolyte layer has a large impedance in a high frequency range, and a manganese dioxide electrolyte which requires a high process temperature. Because of the necessity of recoating many times, there is a drawback that a leakage current defect is liable to occur essentially. To avoid this, M
Each time a layer of nO 2 is formed, it is necessary to perform a re-chemical treatment for repairing the oxide film as a dielectric, so that the electrolyte forming step is complicated. Further, those using TCNQ as the electrolyte layer were inferior in heat resistance because TCNQ melted at a temperature lower than the solder temperature. Further, since the conductivity of TCNQ is limited to about 1 S / cm, it has not been possible to meet the demand for a capacitor having more excellent high frequency characteristics. Therefore, a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer having higher conductivity than MnO 2 or TCNQ and having higher heat resistance than TCNQ as an electrolyte layer has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-37114 discloses a capacitor in which a conductive polymer composed of a doped five-membered cyclic compound polymer is used as an electrolyte layer. Also, JP-A-63
JP-A-80517 discloses a capacitor in which a thin film layer is formed by applying a solution of a heteropentacyclic polymer compound in a volatile solvent, and the doped thin film layer is used as an electrolyte layer.

【0003】しかし、特開昭60−37114号公報に
記載される導電性高分子からなる電解質形成方法は、電
解酸化重合法であるため、工程が複雑であり、特にタン
タル固体電解コンデンサのように、コンデンサ素子が小
さいものへ形成するのは量産的に困難であった。また、
絶縁性であるコンデンサの誘電体表面でこのような電極
反応を実施するのは、通常かなりの困難を伴う。また、
特開昭63−80517号公報に示されているように、
絶縁状態の導電性高分子の揮発性溶剤溶液の塗布による
方法では、コンデンサ素子内部に十分な厚みで導電性高
分子層を形成する事ができないのでコンデンサの耐熱性
が劣り、また、導電性高分子皮膜が緻密すぎるため工程
上のストレスによる変化が大きいので、外装をモールド
するなどした後の特性が低下する傾向にあった。
However, the method of forming an electrolyte comprising a conductive polymer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-37114 is an electrolytic oxidation polymerization method, so the steps are complicated, and particularly, such as a tantalum solid electrolytic capacitor. However, it has been difficult in terms of mass production to form a small capacitor element. Also,
Performing such electrode reactions on the dielectric surface of a capacitor that is insulative usually involves considerable difficulty. Also,
As shown in JP-A-63-80517,
In the method of applying a volatile solvent solution of the conductive polymer in an insulated state, it is not possible to form a conductive polymer layer with a sufficient thickness inside the capacitor element, so that the heat resistance of the capacitor is poor and the conductivity is high. Since the molecular film is too dense, the change due to the stress in the process is large, so that the characteristics after molding the exterior tend to decrease.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡便
にしかも低周波数から高周波数までの容量、内部抵抗が
優れた固体電解コンデンサを作製できる固体電解コンデ
ンサの電解質形成用組成物を用いることで、電解質の形
成が簡便で、耐熱性が高く、しかも低周波数から高周波
数まで容量、内部抵抗、誘電損失、インピーダンスが優
れ、工程上のストレスによる特定低下が少ない固体電解
コンデンサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to use a composition for forming an electrolyte of a solid electrolytic capacitor capable of easily producing a solid electrolytic capacitor excellent in capacity from low frequency to high frequency and excellent in internal resistance. In order to provide a solid electrolytic capacitor that is easy to form an electrolyte, has high heat resistance, and has excellent capacity, internal resistance, dielectric loss, and impedance from low to high frequencies, and less specific reduction due to process stress. is there.

【0005】本発明の他の目的は、アニリンを含む溶液
の保存安定性に優れた固体電解コンデンサの電解質形成
用組成物を用いた固体電解コンデンサを提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor using a composition for forming an electrolyte of a solid electrolytic capacitor having excellent storage stability of a solution containing aniline.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)アニリ
ン、(B)有機スルホン酸、(C)水及び(D)有機溶
剤を含有する第一の溶液と、(E)酸化剤及び(F)水
を含有する第二の溶液を混合して作製した固体電解コン
デンサの電解質形成用組成物を、固体電解コンデンサの
素子に含浸する工程を繰り返して、固体電解コンデンサ
の素子の内部と外部にポリアニリンからなる電解質を形
成した固体電解コンデンサにおいて、前記ポリアニリン
からなる電解質の重量平均分子量が5,000〜25
0,000であり、固体電解コンデンサの素子の内部の
ポリアニリンからなる電解質の重量平均分子量が固体電
解コンデンサの素子の外部のポリアニリンからなる電解
質の重量平均分子量より大きいことを特徴とする固体電
解コンデンサに関する。
The present invention comprises a first solution containing (A) aniline, (B) an organic sulfonic acid, (C) water and (D) an organic solvent, (E) an oxidizing agent, And (F) repeating the step of impregnating the solid electrolytic capacitor element with the solid electrolytic capacitor electrolyte-forming composition prepared by mixing the second solution containing water to form the inside and outside of the solid electrolytic capacitor element. Wherein the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte is from 5,000 to 25.
000, wherein the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte inside the solid electrolytic capacitor element is larger than the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte outside the solid electrolytic capacitor element. .

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明における第一の溶液中の
(A)成分であるアニリンは、本発明の第二の溶液中の
(E)成分である酸化剤の作用で酸化重合してポリアニ
リンを形成する。このポリアニリンに、本発明における
第一の溶液中の(B)成分である有機スルホン酸又は本
発明の第二の溶液中の(E)成分である酸化剤の分解で
発生した酸が付加することで、ポリアニリンが導電化し
て固体電解コンデンサの電解質として機能するようにな
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aniline which is the component (A) in the first solution of the present invention is oxidatively polymerized by the action of the oxidizing agent which is the component (E) in the second solution of the present invention, and is polyaniline. To form The acid generated by decomposition of the organic sulfonic acid as the component (B) in the first solution of the present invention or the oxidizing agent as the component (E) in the second solution of the present invention is added to the polyaniline. Thus, the polyaniline becomes conductive and functions as an electrolyte of the solid electrolytic capacitor.

【0008】本発明における第一の溶液中の(B)成分
である有機スルホン酸は、本発明における第一の溶液中
の(A)成分であるアニリンと塩を形成する。このよう
な塩の形成は、アニリンが酸化剤の作用で酸化重合して
ポリアニリンを形成するために必要である。また、本発
明における第一の溶液中の(B)成分である有機スルホ
ン酸は、酸化剤の作用で酸化重合して生じるポリアニリ
ンと塩を形成してポリアニリンを導電化するので、導電
性のポリアニリンを得るために必要な成分である。本発
明における第一の溶液中の(B)成分である有機スルホ
ン酸としては、特に制限なく公知のものを使用できる
が、以下のものが酸化重合して生じるポリアニリンの耐
熱性や、導電性の点で好ましい。
The organic sulfonic acid as the component (B) in the first solution of the present invention forms a salt with the aniline as the component (A) in the first solution of the present invention. Such salt formation is necessary for aniline to undergo oxidative polymerization under the action of an oxidizing agent to form polyaniline. Further, the organic sulfonic acid, which is the component (B) in the first solution in the present invention, forms a salt with polyaniline produced by oxidative polymerization under the action of an oxidizing agent, and makes the polyaniline conductive. It is a necessary component to obtain. As the organic sulfonic acid which is the component (B) in the first solution in the present invention, known organic sulfonic acids can be used without any particular limitation. It is preferred in that respect.

【0009】例えば、ベンゼンスルホン酸、トルエンス
ルホン酸、n−ヘキサンスルホン酸、n−オクチルスル
ホン酸、ドデシルスルホン酸、セチルスルホン酸、4−
ドデシルベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、
ポリ(ビニル)スルホン酸、ジノニルナフタレンスルホ
ン酸、ナフタレンスルホン酸、p−クロロベンゼンスル
ホン酸、フェノールスルホン酸、フェノールジスルホン
酸、トリクロロベンゼンスルホン酸、4−ニトロトルエ
ン−2−スルホン酸、1−オクタンスルホン酸、スルホ
ン化ポリスチレン、スルホン化ポリエチレン、ニトロベ
ンゼンスルホン酸、2−スルホ安息香酸、4−オクチル
ベンゼンスルホン酸、2−メチル−5−イソプロピルベ
ンゼンスルホン酸、スルホコハク酸が挙げられ、これら
の内、酸化重合したポリアニリンの耐熱性や導電性の点
でフェノールスルホン酸、フェノールジスルホン酸、ス
ルホコハク酸、ニトロベンゼンスルホン酸が好ましい。
ニトロベンゼンスルホン酸にはo−、m−及び及びp−
ニトロベンゼンスルホン酸があるが、より好ましくはo
−又はp−ニトロベンゼンスルホン酸、最も好ましくは
o−ニトロベンゼンスルホン酸が用いられる。
For example, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, n-hexanesulfonic acid, n-octylsulfonic acid, dodecylsulfonic acid, cetylsulfonic acid,
Dodecylbenzenesulfonic acid, camphorsulfonic acid,
Poly (vinyl) sulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, p-chlorobenzenesulfonic acid, phenolsulfonic acid, phenoldisulfonic acid, trichlorobenzenesulfonic acid, 4-nitrotoluene-2-sulfonic acid, 1-octanesulfonic acid , Sulfonated polystyrene, sulfonated polyethylene, nitrobenzenesulfonic acid, 2-sulfobenzoic acid, 4-octylbenzenesulfonic acid, 2-methyl-5-isopropylbenzenesulfonic acid, and sulfosuccinic acid. Phenolsulfonic acid, phenoldisulfonic acid, sulfosuccinic acid, and nitrobenzenesulfonic acid are preferred in terms of heat resistance and conductivity of polyaniline.
Nitrobenzenesulfonic acid includes o-, m- and p-
There is nitrobenzene sulfonic acid, more preferably o
-Or p-nitrobenzenesulfonic acid, most preferably o-nitrobenzenesulfonic acid, is used.

【0010】本発明における第一の溶液中の(C)成分
である水は、本発明の(B)成分である有機スルホン酸
が本発明の(A)成分であるアニリンと形成する塩を溶
解するために必要である。本発明の第二の溶液中の
(F)成分である水は、本発明における第二の溶液中の
酸化剤を溶解するために必要である。本発明における第
一の溶液中の(C)成分、及び第二の溶液中の(F)成
分である水は、イオン性の不純物や有機物等を含まない
ことが好ましく、イオン交換と蒸溜の両方がなされてい
ることが好ましい。
The water as the component (C) in the first solution of the present invention dissolves the salt formed by the organic sulfonic acid as the component (B) of the present invention with the aniline as the component (A) of the present invention. Needed to do so. Water as the component (F) in the second solution of the present invention is necessary for dissolving the oxidizing agent in the second solution of the present invention. In the present invention, water as the component (C) in the first solution and the water as the component (F) in the second solution preferably do not contain ionic impurities, organic substances, and the like. Is preferably performed.

【0011】本発明における第二の溶液中には(G)有
機溶剤が含まれていることが好ましい。(G)有機溶剤
を配合することにより、第二の溶液の安定性が高くな
り、酸化重合で形成されたポリアニリンの膜厚が均一に
なる。
The second solution in the present invention preferably contains (G) an organic solvent. (G) By blending the organic solvent, the stability of the second solution is increased, and the thickness of the polyaniline formed by the oxidative polymerization becomes uniform.

【0012】本発明における第一の溶液中の(D)成
分、及び第二の溶液中の(G)成分は、アニリンの溶解
度を向上させる働きや、本発明における第一の溶液と本
発明における第二の溶液である酸化剤溶液を混合して作
製する混合溶液中のアニリンが酸化重合してポリアニリ
ンが生じる反応の開始を遅くすることができ、引き続い
て行うコンデンサ素子への含浸工程が行いやすくなる。
本発明における第二の溶液中の(G)成分は、酸化剤の
分解反応を抑制する働きがあり、本発明における第二の
溶液の保存安定性を向上する働きがある。本発明におけ
る第一の溶液中の(D)成分及び(G)成分の有機溶剤
としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノ
ール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレン
グリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メ
チルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビ
トール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、
トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコー
ルモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ
メチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテ
ル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレン
グリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエ
チルメチルエーテル、ジグライム、トリグライム、テト
ラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、ジメチルエーテル、トリオキサン、ジオキサ
ン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸メチル、エチ
レンカーボネート、エチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、
N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、ピコリ
ン、スルホラン等があり、これらのうちの二種又は三種
を組み合わせて用いることも可能である。これらの溶剤
の内、グリコール類のモノエーテル又はジエーテルが
(A)成分の溶解性の点で好ましい。また、酸化剤によ
って酸化されにくい点でエチレンカーボネート、テトラ
ヒドロフラン、アセトニトリル等が好ましく用いられ
る。無論、本発明における有機溶剤は上記のものに限定
される訳ではない。
The component (D) in the first solution and the component (G) in the second solution according to the present invention function to improve the solubility of aniline, and the first solution according to the present invention and the component (G) according to the present invention are used. The aniline in the mixed solution prepared by mixing the oxidizing agent solution, which is the second solution, can be oxidized and polymerized to delay the start of the reaction that generates polyaniline, and the subsequent step of impregnating the capacitor element can be easily performed. Become.
The component (G) in the second solution of the present invention has a function of suppressing the decomposition reaction of the oxidizing agent and a function of improving the storage stability of the second solution of the present invention. Examples of the organic solvent of the components (D) and (G) in the first solution in the present invention include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and the like. Tripropylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, triethylene glycol monomethyl ether,
Triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diglyme, triglyme, tetraethylene glycol dimethyl ether, Tetrahydrofuran, dimethyl ether, trioxane, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethylene carbonate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate,
There are N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, picoline, sulfolane, and the like, and two or three of these can be used in combination. Of these solvents, glycol monoethers or diethers are preferred in view of the solubility of the component (A). Ethylene carbonate, tetrahydrofuran, acetonitrile, and the like are preferably used because they are not easily oxidized by an oxidizing agent. Of course, the organic solvent in the present invention is not limited to the above.

【0013】本発明における第二の溶液中の(E)成分
である酸化剤は、アニリンに作用してこれを酸化重合し
てポリアニリンにする。本発明における第二の溶液中の
(E)成分である酸化剤は、標準水素電極を参照電極と
したときの標準電極電位がアニリンの酸化電位である
0.79Vに近似、又はそれ以上のものが好ましく、例
えば、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、重クロム酸塩、
過マンガン酸カリウム塩、3価の鉄の塩、4価のセリウ
ムの塩、過酸化水素、過塩素酸塩、過臭素酸塩、3価の
コバルトの塩等が好ましい。これらの内、ポリアニリン
の重量平均分子量が高くなる点や、ポリアニリンの導電
率が高くなる点でペルオキソ二硫酸アンモニウムが最も
好ましい。
The oxidizing agent which is the component (E) in the second solution in the present invention acts on aniline to oxidize and polymerize it to form polyaniline. The oxidizing agent as the component (E) in the second solution according to the present invention has a standard electrode potential close to or higher than the aniline oxidation potential of 0.79 V when a standard hydrogen electrode is used as a reference electrode. Are preferred, for example, ammonium peroxodisulfate, dichromate,
Potassium permanganate, trivalent iron, tetravalent cerium, hydrogen peroxide, perchlorate, perbromate, trivalent cobalt and the like are preferred. Of these, ammonium peroxodisulfate is most preferable in that the weight average molecular weight of polyaniline is increased and the conductivity of polyaniline is increased.

【0014】本発明における第一の溶液中の(A)アニ
リン、(C)水及び(D)有機溶剤としてはいずれも脱
気されたものを用いることが好ましい。本発明における
脱気とは、真空中で排気処理することで液体中に含まれ
るガスを排出する操作、又は窒素やアルゴン等の不活性
ガスでバブリングして酸素等の反応性のガスを系外に追
い出す操作等のことをいう。脱気することにより、本発
明の固体電解質の電解質形成用組成物の反応が、酸化剤
と触れる前に始まってしまったり、酸化剤の作用で酸化
重合して得たポリアニリンの導電率が低下したりする傾
向を防止することができるので、本発明の固体電解質の
電解質形成用組成物の保存安定性を向上することができ
る。また、脱気することにより膜厚の均一性に優れたポ
リアニリン膜が得られる。
It is preferable that (A) aniline, (C) water and (D) the organic solvent in the first solution of the present invention are all degassed. In the present invention, degassing refers to an operation of discharging a gas contained in a liquid by exhausting in a vacuum, or bubbling with an inert gas such as nitrogen or argon to remove a reactive gas such as oxygen from the system. Operation, etc. By degassing, the reaction of the electrolyte forming composition of the solid electrolyte of the present invention starts before contact with the oxidizing agent, or the conductivity of the polyaniline obtained by oxidative polymerization by the action of the oxidizing agent decreases. Since the tendency of the solid electrolyte can be prevented, the storage stability of the electrolyte forming composition of the solid electrolyte of the present invention can be improved. In addition, by degassing, a polyaniline film having excellent uniformity of the film thickness can be obtained.

【0015】本発明における固体電解コンデンサとは、
アルミニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、チタ
ン、ジルコニウム等の、酸化すると誘電体となる金属
(弁金属)を陽極とし、その陽極金属の表面に誘電体で
ある薄い酸化皮膜を形成した後に、誘電体と陰極との電
気的なコンタクトを得るための導電性の物質を形成して
陰極に接続し、その後に封止や缶詰等を行って作製する
コンデンサを総称する。
The solid electrolytic capacitor in the present invention is:
A metal (valve metal) that becomes a dielectric when oxidized, such as aluminum, tantalum, niobium, vanadium, titanium, and zirconium, is used as an anode. After forming a thin oxide film as a dielectric on the surface of the anode metal, the dielectric Capacitors formed by forming a conductive substance for obtaining electrical contact with the cathode, connecting to the cathode, and thereafter performing sealing, canning, and the like are collectively referred to.

【0016】本発明における電解質とは、前記固体電解
コンデンサの陽極に用いる金属(弁金属)表面に誘導体
とする薄い酸化皮膜を形成した後に、誘電体と陰極との
電気的なコンタクトを得るための導電性の物質のことを
いう。
The electrolyte in the present invention is used for obtaining an electrical contact between the dielectric and the cathode after forming a thin oxide film as a derivative on the surface of a metal (valve metal) used for the anode of the solid electrolytic capacitor. Refers to a conductive substance.

【0017】本発明におけるコンデンサ素子は、弁金属
表面に、誘電体となる酸化皮膜を形成したものをいう。
これら弁金属表面に酸化皮膜を形成する方法は、通常、
電解コンデンサ製造時に使用される方法であれば特に制
限無く用いることができ、例えば、エッチングによって
拡面したアルミニウム箔をアジピン酸アンモニウム水溶
液中で電圧をかけることによって酸化皮膜を形成する方
法、あるいは、タンタル焼結体を硝酸水溶液中で電圧を
かけることによって酸化皮膜を形成する方法等の公知方
法が用いられる。弁金属としては、誘電体である酸化皮
膜の誘電率や酸化皮膜の形成し易さや耐酸性等の点か
ら、タンタル焼結体が最も好ましく、タンタル焼結体に
酸化皮膜を形成したものを特にタンタル素子という。
The capacitor element according to the present invention refers to a capacitor element in which an oxide film serving as a dielectric is formed on a valve metal surface.
The method of forming an oxide film on the surface of these valve metals is usually
Any method can be used as long as it is used at the time of manufacturing an electrolytic capacitor. For example, a method of forming an oxide film by applying a voltage to an aluminum foil expanded by etching in an aqueous solution of ammonium adipate, or tantalum A known method such as a method of forming an oxide film by applying a voltage to a sintered body in a nitric acid aqueous solution is used. As the valve metal, a tantalum sintered body is most preferable in terms of the dielectric constant of the oxide film, which is a dielectric substance, the ease of forming the oxide film, and acid resistance, etc. It is called a tantalum element.

【0018】本発明における混合溶液とは、本発明にお
ける第一の溶液と本発明における第二の溶液を混合した
溶液のことである。
The mixed solution according to the present invention is a solution obtained by mixing the first solution according to the present invention and the second solution according to the present invention.

【0019】本発明における含浸する工程とは、前記本
発明におけるコンデンサ素子に、本発明における混合溶
液をしみこませ、その後乾燥する工程をいう。乾燥と同
時にアニリンが酸化重合してポリアニリンになり、ポリ
アニリンからなる電解質が前記本発明におけるコンデン
サ素子の誘電体である酸化皮膜表面に形成される。本発
明における混合溶液は、アニリンと酸化剤を同時に含有
するため、時間がたつと徐々にポリアニリンを生じる。
このため、本発明における含浸する工程は、本発明にお
ける混合溶液にポリアニリンの沈殿が生じる前に行う必
要がある。
The step of impregnating in the present invention means a step of impregnating the capacitor element of the present invention with the mixed solution of the present invention, and then drying. Simultaneously with drying, aniline is oxidatively polymerized to form polyaniline, and an electrolyte made of polyaniline is formed on the surface of the oxide film, which is the dielectric of the capacitor element of the present invention. Since the mixed solution in the present invention contains aniline and an oxidizing agent at the same time, polyaniline is gradually produced over time.
For this reason, the impregnating step in the present invention needs to be performed before polyaniline precipitates in the mixed solution in the present invention.

【0020】本発明における第一の溶液中の(A)成分
であるアニリンの配合量は、5モル/L以下にすること
が好ましく、より好ましくは4モル/L以下である。本
発明における第一の溶液中の(A)成分であるアニリン
の配合量が5モル/Lを超えると本発明における(B)
成分である有機スルホン酸とアニリンで形成される塩が
固体として析出してくる傾向にある。
The amount of aniline as the component (A) in the first solution in the present invention is preferably 5 mol / L or less, more preferably 4 mol / L or less. When the amount of the aniline as the component (A) in the first solution of the present invention exceeds 5 mol / L, the amount of the component (B) in the present invention increases.
The salt formed between the organic sulfonic acid and aniline as components tends to precipitate as a solid.

【0021】本発明における第一の溶液と本発明におけ
る第二の溶液を混合して作製した混合溶液中の(A)成
分であるアニリンの濃度は、0.1モル/Lから1モル
/Lであることが好ましく、更に好ましくは0.15モ
ル/Lから1モル/Lであり、特に好ましくは0.2モ
ル/Lから0.9モル/Lである。本発明における混合
溶液中の(A)成分の濃度が0.1モル/L未満だとコ
ンデンサ素子の酸化膜表面に形成されるポリアニリンの
厚みが薄くなって得られるコンデンサの特性が低下する
傾向にあり、1モル/Lを超えると電解コンデンサの酸
化皮膜表面に形成されるポリアニリンの皮膜の導電率が
低下してやはりコンデンサの特性が低下する傾向があ
る。
The concentration of aniline as the component (A) in the mixed solution prepared by mixing the first solution of the present invention and the second solution of the present invention is from 0.1 mol / L to 1 mol / L. Is more preferably 0.15 mol / L to 1 mol / L, particularly preferably 0.2 mol / L to 0.9 mol / L. When the concentration of the component (A) in the mixed solution in the present invention is less than 0.1 mol / L, the thickness of the polyaniline formed on the oxide film surface of the capacitor element tends to be thin, and the characteristics of the obtained capacitor tend to deteriorate. In addition, if it exceeds 1 mol / L, the conductivity of the polyaniline film formed on the oxide film surface of the electrolytic capacitor tends to decrease, and the characteristics of the capacitor also tend to deteriorate.

【0022】本発明における第一の溶液の(B)成分で
ある有機スルホン酸の配合量は、本発明における第一の
溶液中の(A)成分であるアニリンの濃度に対して、モ
ル比で0.1から2.0であることが好ましく、0.1
5から1.5だと更に好ましく、0.2から1.0だと
最も好ましい。本発明における第一の溶液中の(B)成
分の配合量が、本発明における第一の溶液の(A)成分
であるアニリンに対してモル比で0.1未満であると、
アニリンを酸化重合して得たポリアニリンを高温で保持
したときに導電率が低下する傾向にあり、2.0を超え
ると、アニリンを酸化重合して得たポリアニリンの導電
率が低下する傾向にある。
The compounding amount of the organic sulfonic acid as the component (B) in the first solution of the present invention is a molar ratio with respect to the concentration of the aniline as the component (A) in the first solution of the present invention. 0.1 to 2.0, preferably 0.1 to 2.0.
It is more preferably from 5 to 1.5, most preferably from 0.2 to 1.0. When the blending amount of the component (B) in the first solution of the present invention is less than 0.1 in a molar ratio to aniline as the component (A) of the first solution of the present invention,
When the polyaniline obtained by oxidative polymerization of aniline is held at a high temperature, the electrical conductivity tends to decrease. When it exceeds 2.0, the electrical conductivity of the polyaniline obtained by oxidative polymerization of aniline tends to decrease. .

【0023】本発明における第一の溶液中の(C)成分
である水と(D)成分である有機溶剤の比は、(C)成
分である水の体積を1としたときに(D)成分である有
機溶剤の体積が0.2から4の間にあるようにすること
が好ましく、より好ましくは0.3から3である。本発
明における第一の溶液中の(C)成分である水の体積を
1としたときに(D)成分である有機溶剤の体積が4よ
り大きいと、アニリンとスルホン酸で形成される塩の溶
解が不十分になって沈殿が生じやすくなる傾向にあり、
0.2未満であるとアニリンが溶解しにくくなる傾向に
ある。
In the present invention, the ratio of water as the component (C) to the organic solvent as the component (D) in the first solution is as follows: It is preferable that the volume of the organic solvent as a component is between 0.2 and 4, more preferably between 0.3 and 3. When the volume of the organic solvent as the component (D) is larger than 4 when the volume of the water as the component (C) in the first solution in the present invention is 1, the salt of the salt formed with aniline and sulfonic acid is obtained. Insufficient dissolution tends to cause precipitation,
If it is less than 0.2, aniline tends to be difficult to dissolve.

【0024】本発明における第二の溶液中の(F)成分
である水の配合量は、本発明における第二の溶液中の
(E)成分である酸化剤の濃度が、(F)成分である水
に対する濃度に換算して3モル/L以下になる量以上に
することが好ましく、(E)成分である酸化剤の濃度が
2.5モル/L以下になる量以上であるとより好まし
い。本発明における第二の溶液中の(E)成分である酸
化剤の、(F)成分である水に対する濃度が3モル/L
を超えると、本発明における第二の溶液の保存安定性が
低下する傾向にある。
The amount of water as the component (F) in the second solution according to the present invention is such that the concentration of the oxidizing agent as the component (E) in the second solution according to the present invention is the same as that of the component (F). The amount is preferably at least 3 mol / L or less in terms of the concentration with respect to a certain water, and more preferably the amount of the oxidizing agent (E) is at least 2.5 mol / L or less. . The concentration of the oxidizing agent as the component (E) in the second solution according to the present invention with respect to the water as the component (F) is 3 mol / L.
When it exceeds, the storage stability of the second solution in the present invention tends to decrease.

【0025】本発明における第二の溶液中の(G)成分
である有機溶剤の配合量は、本発明における第二の溶液
中の(F)成分である水の体積を1としたとき、体積で
3以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは体
積で2以下の範囲である。本発明における第二の溶液中
の(F)成分である水の体積を1としたとき、本発明に
おける第二の溶液中の(G)成分である有機溶剤が、体
積で3よりも多いと酸化剤が溶解不足になって析出する
傾向にある。
The amount of the organic solvent as the component (G) in the second solution of the present invention is such that the volume of water as the component (F) in the second solution of the present invention is 1 Is preferably 3 or less, and more preferably 2 or less by volume. When the volume of water as the component (F) in the second solution of the present invention is set to 1, if the volume of the organic solvent as the component (G) in the second solution of the present invention is larger than 3 by volume. The oxidizing agent tends to precipitate due to insufficient dissolution.

【0026】本発明における第一の溶液と本発明におけ
る第二の溶液を混合して作製した混合溶液中の(C)成
分である水、(D)成分である有機溶剤、(F)成分で
ある水、及び(G)成分である有機溶剤の合計の配合量
は、本発明における混合溶液中の(A)成分であるアニ
リンの濃度が前記した所定の濃度になるように調整する
必要がある。また、本発明における混合溶液中の(C)
成分、及び(F)成分である水の合計量と、本発明にお
ける混合溶液中の(D)成分、及び(G)成分である有
機溶剤の比率は、(Α)成分であるアニリン、(B)成
分である有機スルホン酸、及び(E)成分である酸化剤
のいずれもが溶解可能な混合比率にする必要があり、更
に(B)成分であるスルホン酸の解離を起こりやすくす
る必要がある。このため、本発明における混合溶液中の
(C)成分と(F)成分の合計の体積を1としたときの
(D)成分と(G)成分の合計の体積は、0.1から9
の範囲内にあることが好ましく、0.15から8.5で
あると更に好ましく、0.2から8であると最も好まし
い。(C)成分と(F)成分の合計の体積を1としたと
きの(D)成分と(G)成分の合計の体積が0.1より
も小さいと、本発明における第一の溶液と本発明におけ
る第二の溶液である酸化剤溶液を混合して作製する混合
溶液中のアニリンが酸化重合してポリアニリンが生じる
反応の開始が早すぎて、引き続いて行うコンデンサ素子
への含浸工程が困難になる傾向にある。また、この比が
9よりも大きいとアニリンとスルホン酸で形成される塩
が溶解しにくくなって沈殿が生じる傾向にある。
In the mixed solution prepared by mixing the first solution of the present invention and the second solution of the present invention, water as the component (C), an organic solvent as the component (D), and a component (F). It is necessary to adjust the total amount of certain water and the organic solvent that is the component (G) so that the concentration of the aniline that is the component (A) in the mixed solution of the present invention is the above-described predetermined concentration. . Further, (C) in the mixed solution in the present invention
The ratio of the total amount of water as the component and the component (F) to the ratio of the organic solvent as the component (D) and the organic solvent as the component (G) in the mixed solution of the present invention is as follows. It is necessary that the mixing ratio is such that both the organic sulfonic acid as the component) and the oxidizing agent as the component (E) can be dissolved, and further, the sulfonic acid as the component (B) must be easily dissociated. . Therefore, when the total volume of the components (C) and (F) in the mixed solution in the present invention is set to 1, the total volume of the components (D) and (G) is 0.1 to 9
, More preferably 0.15 to 8.5, and most preferably 0.2 to 8. When the total volume of the components (D) and (G) is smaller than 0.1 when the total volume of the components (C) and (F) is 1, the first solution and the present invention The reaction of the aniline in the mixed solution prepared by mixing the oxidizing agent solution, which is the second solution in the invention, is oxidized and polymerized to generate polyaniline, so that the reaction starts too early, making the subsequent impregnation step for the capacitor element difficult. Tend to be. On the other hand, when this ratio is greater than 9, the salt formed by aniline and sulfonic acid is difficult to dissolve, and the precipitation tends to occur.

【0027】本発明における第二の溶液中の(E)成分
である酸化剤の配合量は、酸化剤が溶解可能な濃度にす
る必要があり、第二の溶液中の(F)成分である水に対
する濃度に換算して3モル/L以下にすることが好まし
く、2.5モル/L以下であるとより好ましい。本発明
における第二の溶液中の(E)成分である酸化剤の
(F)成分である水に対する濃度が3モル/Lを超える
と、本発明における第二の溶液の保存安定性が低下する
傾向にある。
The compounding amount of the oxidizing agent as the component (E) in the second solution in the present invention needs to be a concentration at which the oxidizing agent can be dissolved, and is the component (F) in the second solution. The concentration is preferably 3 mol / L or less, more preferably 2.5 mol / L or less, in terms of the concentration with respect to water. When the concentration of the oxidizing agent as the component (E) in the second solution of the present invention with respect to the water as the component (F) exceeds 3 mol / L, the storage stability of the second solution according to the present invention decreases. There is a tendency.

【0028】本発明における第一の溶液と本発明におけ
る第二の溶液を混合して作製した混合溶液中の(E)成
分である酸化剤の濃度は、本発明の混合溶液中の(A)
成分であるアニリンに対して、モル比で0.5から2の
範囲が好ましく、より好ましくは0.6から1.6であ
り、最も好ましくは0.75から1.4である。この比
が0.5よりも小さいとアニリンが酸化重合して生じた
ポリアニリンが酸化不足になって導電率が低下する傾向
にある。この比が2よりも大きいとアニリンが酸化重合
して生じたポリアニリンの重量平均分子量が小さくなっ
て導電率が低下する傾向にある。
The concentration of the oxidizing agent as the component (E) in the mixed solution prepared by mixing the first solution of the present invention and the second solution of the present invention is (A) in the mixed solution of the present invention.
The molar ratio with respect to the component aniline is preferably from 0.5 to 2, more preferably from 0.6 to 1.6, and most preferably from 0.75 to 1.4. When this ratio is smaller than 0.5, polyaniline produced by oxidative polymerization of aniline tends to be underoxidized, and the conductivity tends to decrease. When this ratio is larger than 2, the weight average molecular weight of polyaniline produced by oxidative polymerization of aniline tends to decrease, and the conductivity tends to decrease.

【0029】本発明の固体電解コンデンサの好ましい作
製方法としては、前記本発明におけるコンデンサ素子
に、本発明における第一の溶液と本発明における第二の
溶液を混合して作製した混合溶液をしみこませ、その後
に乾燥する工程を1回から数十回繰り返した後に、更に
乾燥して残存する水分等を揮散させ、コンデンサ素子の
弁金属表面に形成された誘電体である酸化物皮膜表面に
ポリアニリンからなる電解質層を形成した後、ポリアニ
リンからなる電解質の上にカーボンペースト層及び銀ペ
ースト層の順で形成し、この素子をリードフレーム等に
導電性の接着剤で接着し、更に必要であれば封止材で封
止して外装する方法が挙げられる。
As a preferred method of manufacturing the solid electrolytic capacitor of the present invention, the capacitor element of the present invention is impregnated with a mixed solution prepared by mixing the first solution of the present invention and the second solution of the present invention. After that, the drying step is repeated once to several tens of times, and then further dried to evaporate the remaining moisture and the like, and polyaniline is applied to the oxide film surface which is a dielectric formed on the valve metal surface of the capacitor element. After forming an electrolyte layer, a carbon paste layer and a silver paste layer are formed in this order on an electrolyte made of polyaniline, and the element is adhered to a lead frame or the like with a conductive adhesive, and further sealed if necessary. There is a method in which the package is sealed with a stopper and packaged.

【0030】本発明の固体電解コンデンサの素子の外部
のポリアニリンからなる電解質の外部の電解質の重量平
均分子量は、電解質層の形成されたコンデンサ素子の表
面の電解質層をコンデンサ素子の酸化物皮膜が現れるま
で削り落とし、得られた粉末を3重量%濃度に調整した
アンモニア水中で2時間撹拌し、濾過を行った後、得ら
れた粉末を蒸留水で洗浄を行い、真空乾燥機で100℃
で10時間の乾燥を行い、更に0.1重量%濃度に調整
した塩化リチウムのN−メチルピロリドン溶液に溶解さ
せ、この溶解液をGPCを用いて、カラム温度60℃、
流速0.3ml/minの条件で測定した。
The weight average molecular weight of the electrolyte outside the polyaniline electrolyte outside the solid electrolytic capacitor element of the present invention is determined by the appearance of an oxide film of the capacitor element on the electrolyte layer on the surface of the capacitor element on which the electrolyte layer is formed. The resulting powder was stirred for 2 hours in aqueous ammonia adjusted to a concentration of 3% by weight, filtered, washed with distilled water, and dried at 100 ° C. with a vacuum drier.
For 10 hours, and further dissolved in an N-methylpyrrolidone solution of lithium chloride adjusted to a concentration of 0.1% by weight.
The measurement was performed at a flow rate of 0.3 ml / min.

【0031】本発明の固体電解コンデンサの素子の内部
のポリアニリンからなる電解質の内部の電解質の重量平
均分子量は、外部の電解質を削り落としたコンデンサ素
子を、3重量%濃度に調整したアンモニア水中で2時間
撹拌し、蒸留水で洗浄を行い、真空乾燥機で100℃で
10時間の乾燥を行い、更に0.1重量%濃度に調整し
た塩化リチウムのN−メチルピロリドン溶液でコンデン
サ素子内部に残存する電解質を溶解させ、この溶解液を
GPCを用いて、カラム温度60℃、流速0.3ml/
minの条件で測定した。
The weight average molecular weight of the electrolyte inside the polyaniline electrolyte inside the element of the solid electrolytic capacitor of the present invention can be determined by removing the capacitor from which the external electrolyte has been cut off in ammonia water adjusted to a concentration of 3% by weight. After stirring for an hour, washing with distilled water, drying in a vacuum dryer at 100 ° C. for 10 hours, and remaining in the capacitor element with an N-methylpyrrolidone solution of lithium chloride adjusted to a concentration of 0.1% by weight. The electrolyte was dissolved, and the solution was subjected to column temperature 60 ° C. and flow rate 0.3 ml / g using GPC.
It was measured under the condition of min.

【0032】本発明におけるコンデンサ素子に形成した
電解質の重量平均分子量は、5,000〜250,00
0の範囲であることが好ましく、より好ましくは、1
0,000〜200,000であり、最も好ましくは2
0,000〜150,000である。この重量平均分子
量が5,000より小さいとアニリンが酸化重合して生
じたポリアニリンの導電率が低下する。この重量平均分
子量が250,000よりも大きいとコンデンサ素子へ
の2回目以降の含浸工程が困難になる。
The weight average molecular weight of the electrolyte formed on the capacitor element in the present invention is from 5,000 to 250,000.
It is preferably in the range of 0, more preferably 1
000-200,000, most preferably 2
It is between 0000 and 150,000. When the weight average molecular weight is smaller than 5,000, the conductivity of polyaniline produced by oxidative polymerization of aniline decreases. When the weight average molecular weight is larger than 250,000, the second and subsequent impregnation steps for the capacitor element become difficult.

【0033】本発明における電解質の重量平均分子量
は、コンデンサ素子の内部と外部で異なり、重量平均分
子量は内部の電解質の方が外部の電解質より大きくして
あり、内部の電解質の方が外部の電解質より重量平均分
子量が10%以上大きいことが好ましい。内部の電解質
の重量平均分子量が大きい場合、内部に十分な厚みの電
解質を形成することができ、その後の工程上のストレス
による特性低下が少なくなる。
In the present invention, the weight-average molecular weight of the electrolyte differs between the inside and the outside of the capacitor element. The weight-average molecular weight of the internal electrolyte is larger than that of the external electrolyte, and the internal electrolyte is larger than the external electrolyte. It is preferable that the weight average molecular weight is larger by 10% or more. When the weight average molecular weight of the electrolyte inside is large, an electrolyte having a sufficient thickness can be formed inside, and a decrease in characteristics due to stress in subsequent steps is reduced.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0035】実施例1 アニリン(和光純薬工業(株)、試薬)、フェノールス
ルホン酸(和光純薬工業(株)、試薬)、イオン交換
水、及びアセトニトリル(和光純薬工業(株)、試薬)
を用いて、表1に示す組成の本発明における第一の溶液
を得た。更に、ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純
薬工業(株)、試薬)をイオン交換水に溶解して表1に
示す組成の本発明における第二の溶液を得た。これらの
溶液から、以下の方法で実施例1の固体電解コンデンサ
を得た。
Example 1 Aniline (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent), phenolsulfonic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent), ion-exchanged water, and acetonitrile (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) )
Was used to obtain a first solution of the present invention having the composition shown in Table 1. Further, ammonium peroxodisulfate (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ion-exchanged water to obtain a second solution of the present invention having the composition shown in Table 1. From these solutions, the solid electrolytic capacitor of Example 1 was obtained by the following method.

【0036】図1はタンタルを弁金属にした本発明の固
体電解コンデンサの断面図である。硝酸水溶液中20V
で酸化皮膜を形成した角柱状のタンタル微粉末焼結体ペ
レット(空隙率60%、設計容量100μF)を使用
し、次に作製したタンタル6表面に酸化タンタル皮膜5
を形成したタンタルペレットに、表1に示す本発明にお
ける第一の溶液に表1に示す本発明における第二の溶液
を体積比で1対1になるように混合した混合溶液を含浸
し、室温で10分反応させた後、熱風乾燥機で80℃で
20分間乾燥した。この含浸工程を13回繰り返して、
ポリアニリンからなる電解質層9を形成した。得られた
電解質の重量平均分子量を表3に示す。
FIG. 1 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor of the present invention using tantalum as a valve metal. 20V in nitric acid aqueous solution
Using a prismatic tantalum fine powder sintered body pellet (porosity 60%, design capacity 100 μF) on which an oxide film has been formed, the tantalum oxide film 5
Is impregnated with a mixed solution obtained by mixing the first solution according to the present invention shown in Table 1 with the second solution according to the present invention shown in Table 1 so that the volume ratio thereof becomes 1 to 1 at room temperature. , And dried at 80 ° C for 20 minutes with a hot air drier. This impregnation process is repeated 13 times,
An electrolyte layer 9 made of polyaniline was formed. Table 3 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte.

【0037】更に、電解質を形成したタンタル素子2に
カーボンペースト層7、銀ペースト層8を順次形成し
て、この銀ペースト層8に、銀ペーストを用いて陰極リ
ード10を接続し、タンタルワイア4に陽極3を接続
し、封止材1でモールド外装し、タンタル焼結体を弁金
属にした本発明の固体電解コンデンサを得た。得られた
固体電解コンデンサの電気的特性を表3に示す。
Further, a carbon paste layer 7 and a silver paste layer 8 are sequentially formed on the tantalum element 2 on which the electrolyte is formed, and a cathode lead 10 is connected to the silver paste layer 8 using a silver paste. Was connected to an anode 3 and molded with a sealing material 1 to obtain a solid electrolytic capacitor of the present invention using a tantalum sintered body as a valve metal. Table 3 shows the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0038】実施例2 実施例1の第一の溶液の組成中、フェノールスルホン酸
の替わりにフェノールジスルホン酸(和光純薬工業
(株)、試薬)を用いた点と配合割合を変化させた点以
外は実施例1と同様にして、実施例2の第一の溶液、及
び第二の溶液を得た。また、実施例2の第一の溶液、及
び第二の溶液を用いた点と、含浸回数を変化させた以外
は実施例1と同様にして実施例2の固体電解コンデンサ
を得た。実施例2の第一の溶液、及び第二の溶液の組成
を表1に、得られた電解質の重量平均分子量及び得られ
た固体電解コンデンサの電気的特性を表3に示す。
Example 2 In the composition of the first solution of Example 1, phenol disulfonic acid (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of phenol sulfonic acid, and the mixing ratio was changed. Except for the above, the first solution and the second solution of the example 2 were obtained in the same manner as the example 1. Further, a solid electrolytic capacitor of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first solution and the second solution of Example 2 were used and the number of times of impregnation was changed. Table 1 shows the compositions of the first solution and the second solution of Example 2, and Table 3 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0039】実施例3 実施例1の第一の溶液の組成中、フェノールスルホン酸
の替わりにスルホコハク酸(アルドリッチ、試薬)を用
いた点と配合割合を変化させた点以外は実施例1と同様
にして、実施例3の第一の溶液、及び第二の溶液を得
た。また、実施例3の第一の溶液、及び第二の溶液を用
いた点と、含浸回数を変化させた以外は実施例1と同様
にして実施例3の固体電解コンデンサを得た。実施例3
の第一の溶液、及び第二の溶液の組成を表1に、得られ
た電解質の重量平均分子量及び得られた固体電解コンデ
ンサの電気的特性を表3に示す。
Example 3 Example 1 was the same as Example 1 except that in the composition of the first solution, sulfosuccinic acid (Aldrich, reagent) was used instead of phenolsulfonic acid, and the mixing ratio was changed. Thus, a first solution and a second solution of Example 3 were obtained. Further, a solid electrolytic capacitor of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first solution and the second solution of Example 3 were used and the number of times of impregnation was changed. Example 3
Table 1 shows the composition of the first solution and the second solution, and Table 3 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0040】実施例4 実施例1の第一の溶液の組成中、フェノールスルホン酸
の替わりにo−ニトロベンゼンスルホン酸(東京化成工
業(株)、試薬)を用いた点と配合割合を変化させた点
以外は実施例1と同様にして、実施例4の第一の溶液、
及び第二の溶液を得た。また、実施例4の第一の溶液、
及び第二の溶液を用いた点と、含浸回数を変化させた以
外は実施例1と同様にして実施例4の固体電解コンデン
サを得た。実施例4の第一の溶液、及び第二の溶液の組
成を表1に、得られた電解質の重量平均分子量及び得ら
れた固体電解コンデンサの電気的特性を表3に示す。
Example 4 The composition of the first solution of Example 1 was changed in that o-nitrobenzenesulfonic acid (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., reagent) was used instead of phenolsulfonic acid, and the mixing ratio was changed. Except for the above point, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the first solution of Example 4
And a second solution was obtained. Also, the first solution of Example 4,
A solid electrolytic capacitor of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the second solution was used and the number of times of impregnation was changed. Table 1 shows the compositions of the first solution and the second solution of Example 4, and Table 3 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0041】実施例5 実施例1の第一の溶液の組成中、アセトニトリルの替わ
りにエタノール(和光純薬工業(株)、試薬)を用いた
点以外は実施例1と同様にして、実施例5の第一の溶
液、及び第二の溶液を得た。また、実施例5の第一の溶
液、及び第二の溶液を用いた点以外は実施例1と同様に
して実施例5の固体電解コンデンサを得た。実施例5の
第一の溶液、及び第二の溶液の組成を表1に、得られた
電解質の重量平均分子量及び得られた固体電解コンデン
サの電気的特性を表3に示す。
Example 5 The procedure of Example 1 was repeated, except that ethanol (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of acetonitrile in the composition of the first solution of Example 1. A first solution and a second solution were obtained. Further, a solid electrolytic capacitor of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first solution and the second solution of Example 5 were used. Table 1 shows the compositions of the first solution and the second solution of Example 5, and Table 3 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0042】比較例1 実施例1の第一の溶液、及び第二の溶液を混合した後、
タンタル素子に混合溶液を含浸後、熱風乾燥機で40℃
で30分反応させた後、熱風乾燥機で100℃で60分
乾燥した以外は実施例1と同様にして比較例1の固体電
解コンデンサを得た。比較例1の固体電解コンデンサの
ポリアニリン電解質の重量平均分子量及び得られた固体
電解コンデンサの電気的特性を表4に示す。比較例1の
固体電解コンデンサのタンタル素子内部のポリアニリン
からなる電解質の重量平均分子量は、本発明の範囲外で
あった。
Comparative Example 1 After mixing the first solution and the second solution of Example 1,
After impregnating the tantalum element with the mixed solution, the hot air dryer dries to 40 ° C.
For 30 minutes, and dried in a hot air drier at 100 ° C. for 60 minutes to obtain a solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor. The weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte in the tantalum element of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 was out of the range of the present invention.

【0043】比較例2 実施例1の第一の溶液、及び第二の溶液を混合した後、
タンタル素子に混合溶液を含浸後、0℃で30分反応さ
せた後、熱風乾燥機で40℃で20分乾燥した点と、含
浸回数を変化させた以外は実施例1と同様にして比較例
2からなる固体電解コンデンサを得た。比較例2の固体
電解コンデンサのポリアニリン電解質の重量平均分子量
及び得られた固体電解コンデンサの電気的特性を表4に
示す。比較例2の固体電解コンデンサのタンタル素子内
部のポリアニリンからなる電解質の重量平均分子量は、
タンタル素子外部のポリアニリンからなる電解質の重量
平均分子量よりも小さく、本発明の範囲外であった。
Comparative Example 2 After mixing the first solution and the second solution of Example 1,
A comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 except that the tantalum element was impregnated with the mixed solution, reacted at 0 ° C. for 30 minutes, and dried at 40 ° C. for 20 minutes with a hot air drier, and the number of times of impregnation was changed. 2 was obtained. Table 4 shows the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor. The weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline inside the tantalum element of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 was:
The weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline outside the tantalum element was smaller than the range of the present invention.

【0044】比較例3 本発明における(E)成分である酸化剤の配合量を本発
明の好ましい範囲の外にした以外は実施例1と同様にし
て、比較例3からなるタンタルを弁金属とする固体電解
コンデンサを作製した。比較例3の第一の溶液、及び第
二の溶液の組成を表2に、得られた電解質の重量平均分
子量及び得られた固体電解コンデンサの電気的特性を表
4に示す。比較例3のタンタル素子外部のポリアニリン
からなる電解質の重量平均分子量は本発明の範囲外であ
った。
Comparative Example 3 The tantalum of Comparative Example 3 was replaced with a valve metal in the same manner as in Example 1 except that the amount of the oxidizing agent (E) in the present invention was outside the preferred range of the present invention. A solid electrolytic capacitor was manufactured. Table 2 shows the compositions of the first solution and the second solution of Comparative Example 3, and Table 4 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor. The weight average molecular weight of the electrolyte made of polyaniline outside the tantalum element of Comparative Example 3 was out of the range of the present invention.

【0045】比較例4 本発明における(B)成分であるフェノールスルホン酸
を使用しない点以外は実施例1と同様にして、比較例4
のタンタルを弁金属とする固体電解コンデンサを作製し
た。比較例4の第一の溶液、及び第二の溶液の組成を表
2に、得られた電解質の重量平均分子量及び得られた固
体電解コンデンサの電気的特性を表4に示す。
Comparative Example 4 Comparative Example 4 was carried out in the same manner as in Example 1 except that phenolsulfonic acid as the component (B) in the present invention was not used.
A solid electrolytic capacitor using tantalum as a valve metal was manufactured. Table 2 shows the compositions of the first solution and the second solution of Comparative Example 4, and Table 4 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0046】比較例5 本発明における(B)成分として本発明の範囲外である
塩酸を使用した以外は実施例1と同様にして、比較例5
のタンタルを弁金属とする固体電解コンデンサを作製し
た。比較例5の第一の溶液、及び第二の溶液の組成を表
2に、得られた電解質の重量平均分子量及び得られた固
体電解コンデンサの電気的特性を表4に示す。
Comparative Example 5 Comparative Example 5 was carried out in the same manner as in Example 1 except that hydrochloric acid which was outside the scope of the present invention was used as the component (B) in the present invention.
A solid electrolytic capacitor using tantalum as a valve metal was manufactured. Table 2 shows the compositions of the first solution and the second solution of Comparative Example 5, and Table 4 shows the weight average molecular weight of the obtained electrolyte and the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor.

【0047】表3及び表4を比較すると明らかなよう
に、本発明の範囲外の重量平均分子量の電解質を形成し
た比較例による固体電解コンデンサや本発明の範囲外の
電解質形成用組成物を用いて作製した比較例による固体
電解コンデンサよりも、実施例による固体電解コンデン
サは低周波特性及び高周波特性のいずれもが優れてい
た。
As is clear from comparison of Tables 3 and 4, a solid electrolytic capacitor according to a comparative example in which an electrolyte having a weight average molecular weight outside the range of the present invention was formed or a composition for forming an electrolyte outside the range of the present invention was used. The solid electrolytic capacitor according to the example was superior in both the low-frequency characteristics and the high-frequency characteristics to the solid electrolytic capacitor according to the comparative example manufactured as described above.

【0048】また、(A)成分、(C)成分、及び
(D)成分の脱気をせずに本発明における第一の溶液を
作製して室温(25℃)で保管すると約2週間で沈殿が
生じたが、(A)成分、(C)成分、及び(D)成分の
脱気をして本発明における第一の溶液を作製すると室温
で一ケ月保存しても沈澱は生ぜず、第一の溶液の保存時
の安定性が向上した。
In addition, when the first solution in the present invention is prepared without degassing the components (A), (C) and (D) and stored at room temperature (25 ° C.), it takes about 2 weeks. Although precipitation occurred, when the first solution in the present invention was prepared by degassing the components (A), (C) and (D), no precipitation occurred even after storage at room temperature for one month. The storage stability of the first solution was improved.

【0049】また、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを水
に10重量%溶解した本発明における第二の溶液を25
℃で50日保存したところ、本発明における第一の溶液
と混合してもポリアニリンの沈殿が全く生じなくなって
いた。一方、アセトニトリルと水との体積比が1対1の
溶媒にペルオキソ二硫酸アンモニウムを溶解して作製し
た本発明における第二の溶液は、25℃で50日保存し
た後でも、第一の溶液と混合するとポリアニリンの沈殿
が生じ、第二の溶液の保存時の安定性が向上した。
Further, the second solution of the present invention in which ammonium peroxodisulfate was dissolved at 10% by weight in water was 25%.
After storage at 50 ° C. for 50 days, polyaniline did not precipitate at all even when mixed with the first solution of the present invention. On the other hand, the second solution of the present invention prepared by dissolving ammonium peroxodisulfate in a solvent having a volume ratio of acetonitrile and water of 1: 1 is mixed with the first solution even after storage at 25 ° C. for 50 days. Then, precipitation of polyaniline occurred, and the storage stability of the second solution was improved.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明の固体電解コンデンサは、電解質
の形成が簡便で、耐熱性が高く、しかも低周波数から高
周波数まで容量、内部抵抗、誘電損失、インピーダンス
が優れ、工程上のストレスによる特性低下が少ない。
The solid electrolytic capacitor of the present invention has a simple electrolyte formation, high heat resistance, and excellent capacity, internal resistance, dielectric loss, and impedance from low to high frequencies. Less decrease.

【0055】また、本発明の固体電解コンデンサは、ア
ニリンを含む溶液の保存安定性に優れた電解質形成用組
成物を用いることにより電解質の膜厚の均一性に優れて
いる。
Further, the solid electrolytic capacitor of the present invention is excellent in uniformity of the electrolyte film thickness by using an electrolyte-forming composition excellent in storage stability of a solution containing aniline.

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

【図1】本発明の固体電解コンデンサの一例の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of an example of the solid electrolytic capacitor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 封止材 2 タンタル素子 3 陽極 4 タンタルワイヤ 5 酸化タンタル皮膜 6 タンタル 7 カーボンペースト層 8 銀ペースト層 9 電解質層 10 陰極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealant 2 Tantalum element 3 Anode 4 Tantalum wire 5 Tantalum oxide film 6 Tantalum 7 Carbon paste layer 8 Silver paste layer 9 Electrolyte layer 10 Cathode lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 厳 虎 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 矢野 康洋 千葉県市原市五井南海岸14番地 日立化成 工業株式会社五井工場内 (72)発明者 吉川 徹 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ikutora 4-3-1-1, Higashicho, Hitachi, Ibaraki Prefecture Inside the Ibaraki Research Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Toru Yoshikawa 4-3-1-1, Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Ibaraki Research Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)アニリン、(B)有機スルホン
酸、(C)水及び(D)有機溶剤を含有する第一の溶液
と、(E)酸化剤及び(F)水を含有する第二の溶液を
混合して作製した固体電解コンデンサの電解質形成用組
成物を、固体電解コンデンサの素子に含浸する工程を繰
り返して、固体電解コンデンサの素子の内部と外部にポ
リアニリンからなる電解質を形成した固体電解コンデン
サにおいて、前記ポリアニリンからなる電解質の重量平
均分子量が5,000〜250,000であり、固体電
解コンデンサの素子の内部のポリアニリンからなる電解
質の重量平均分子量が固体電解コンデンサの素子の外部
のポリアニリンからなる電解質の重量平均分子量より大
きいことを特徴とする固体電解コンデンサ。
1. A first solution containing (A) aniline, (B) an organic sulfonic acid, (C) water and (D) an organic solvent, and a first solution containing (E) an oxidizing agent and (F) water. The step of impregnating the solid electrolytic capacitor element with the electrolyte forming composition of the solid electrolytic capacitor prepared by mixing the two solutions was repeated to form an electrolyte made of polyaniline inside and outside the solid electrolytic capacitor element. In a solid electrolytic capacitor, the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte is 5,000 to 250,000, and the weight average molecular weight of the polyaniline electrolyte inside the solid electrolytic capacitor element is outside the solid electrolytic capacitor element. A solid electrolytic capacitor having a weight average molecular weight larger than that of an electrolyte composed of polyaniline.
【請求項2】 (B)有機スルホン酸が、フェノールス
ルホン酸、フェノールジスルホン酸、スルホコハク酸又
はニトロベンゼンスルホン酸である請求項1記載の固体
電解コンデンサ。
2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein (B) the organic sulfonic acid is phenolsulfonic acid, phenoldisulfonic acid, sulfosuccinic acid or nitrobenzenesulfonic acid.
【請求項3】 第一の溶液中の(A)アニリン、(C)
水及び(D)有機溶がいずれも脱気されたものである請
求項1記載の固体電解コンデンサ。
3. An aniline, (C) in a first solution.
2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein both the water and the organic solvent (D) are degassed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005085911A (en) * 2003-09-05 2005-03-31 Nippon Chemicon Corp Method for manufacturing solid electrolytic capacitor
JPWO2016174818A1 (en) * 2015-04-28 2018-02-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof

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