JPH11251193A - Solid electrolytic capacitor and its manufacture - Google Patents

Solid electrolytic capacitor and its manufacture

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JPH11251193A
JPH11251193A JP5026698A JP5026698A JPH11251193A JP H11251193 A JPH11251193 A JP H11251193A JP 5026698 A JP5026698 A JP 5026698A JP 5026698 A JP5026698 A JP 5026698A JP H11251193 A JPH11251193 A JP H11251193A
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JP
Japan
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edt
solution
oxidizing agent
electrolytic capacitor
solid electrolytic
Prior art date
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Application number
JP5026698A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Mori
伊久雄 森
Kazuhiro Hatanaka
一裕 畑中
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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Publication of JPH11251193A publication Critical patent/JPH11251193A/en
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method for manufacturing a high-reliability solid electrolytic capacitor by which the efficiency of polymerization is increased and a uniform solid electrolytic layer can be formed on the surface of metal pellet. SOLUTION: A metal pallet having a dielectric oxide film is impregnated with ethylene dioxy thiophene(EDT) or an EDT solution of specified density for a specified time to make EDT adhere on the dielectric oxide film. Then the metal pellet is impregnated with a solution of oxidant with surfactant of specified density for a specified time to make oxidants adhere to the EDT. Then the metal pellet is cleaned with wear, hot water, an organic solvent or the like and dried. These steps starting from impregnation with EDT or an EDT solution up to drying are repeated a specified number of times. After that, the metal pellet is coated with carbon and silver paste. A cathode terminal is led out with a silver adhesive. The metal pellet is housed in resin and is subjected to aging.

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、エチレンジオキシ
チオフェン(以下、EDTと記す)を化学酸化重合する
ことによって固体電解質層を形成した固体電解コンデン
サに係り、特に、その重合方法に改良を施した固体電解
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 a solid electrolyte layer formed by chemically oxidizing and polymerizing ethylenedioxythiophene (hereinafter, referred to as EDT). And a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、導電性高分子を電解コンデンサの
固体電解質として利用し、高周波領域でのインピーダン
スの低減を図った固体電解コンデンサの開発が行われて
いる。このような固体電解コンデンサは、陽極酸化皮膜
を有するアルミニウム、タンタル等の皮膜形成金属に、
固体電解質を付着した構造を有している。従来、この種
の固体電解コンデンサの固体電解質には、主に硝酸マン
ガンの熱分解により形成される二酸化マンガンが用いら
れていた。しかし、この硝酸マンガンの熱分解の際に要
する高熱と、発生するNOxガスの酸化作用などによっ
て、誘電体であるアルミニウム、タンタル等の金属酸化
皮膜が損傷を受け、そのため、固体電解コンデンサとし
て耐電圧は低下し、漏れ電流が大きくなり、誘電特性を
劣化させる等、極めて大きな欠点があった。
2. Description of the Related Art In recent years, a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer as a solid electrolyte of an electrolytic capacitor to reduce impedance in a high frequency region has been developed. Such a solid electrolytic capacitor is made of a film-forming metal such as aluminum or tantalum having an anodized film,
It has a structure with a solid electrolyte attached. Conventionally, manganese dioxide formed mainly by thermal decomposition of manganese nitrate has been used as a solid electrolyte of this type of solid electrolytic capacitor. However, the high heat required during the thermal decomposition of manganese nitrate and the oxidizing action of the generated NOx gas damage the metal oxide films such as aluminum and tantalum, which are dielectric materials. , The leakage current increases, and the dielectric properties deteriorate.

【0003】そこで、電導度が高く、誘電体皮膜との付
着性の良い導電性高分子化合物が、電解コンデンサの固
体電解質として着目されるようになった(特公平7−2
2077号、特開平2−15611号等)。なお、この
導電性高分子化合物の代表例としては、ポリチオフェン
が知られている。なお、ポリチオフェンとしては、チオ
フェン、3−メチルチオフェン、3,4エチレンジオキ
シチオフェン等のチオフェン化合物の重合体、またはそ
れらの共重合体、混合物などが用いられる。
Therefore, a conductive polymer compound having high conductivity and good adhesion to a dielectric film has been attracting attention as a solid electrolyte for an electrolytic capacitor (Japanese Patent Publication No. 7-2).
2077, JP-A-2-15611, etc.). Note that polythiophene is known as a typical example of the conductive polymer compound. As the polythiophene, a polymer of a thiophene compound such as thiophene, 3-methylthiophene, or 3,4 ethylenedioxythiophene, or a copolymer or a mixture thereof is used.

【0004】ここで、導電性高分子化合物としてポリチ
オフェンを用いた固体電解コンデンサの従来の製造方法
について説明する。すなわち、アルミニウム、タンタル
等の皮膜形成金属ペレットを、溶媒として有機溶媒を用
いたEDTと酸化剤の混合溶液に浸漬した後に、この金
属ペレットを前記混合溶液から引き上げ、空気中で重合
する。その後、室温で溶剤を定量的に除去し、カーボ
ン、銀ペーストを塗布した後、銀接着剤で陰極を引き出
し、樹脂外装してエージングを行う。
Here, a conventional method for manufacturing a solid electrolytic capacitor using polythiophene as a conductive polymer compound will be described. That is, after a film-forming metal pellet such as aluminum or tantalum is immersed in a mixed solution of EDT and an oxidizing agent using an organic solvent as a solvent, the metal pellet is pulled up from the mixed solution and polymerized in the air. Thereafter, the solvent is quantitatively removed at room temperature, carbon and silver paste are applied, and then the cathode is pulled out with a silver adhesive, resin-covered and aged.

【0005】このように従来の固体電解コンデンサの製
造方法において、金属ペレットを混合溶液から引き上げ
て重合させるのは、空気中において混合溶液の溶媒を蒸
発させ、混合溶液中の酸化剤の濃度を高くすることによ
り、重合反応を進行させるためである。なお、EDTと
酸化剤の混合溶液は、通常、以下のように調製されてい
る。例えば、モノマーとしてEDT0.5g、酸化剤と
してp−トルエンスルホン酸鉄(III) 2.0g、溶剤と
してアセトンとイソプロパノールの1:2混合物5gを
混合する。
[0005] As described above, in the conventional method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, the metal pellets are pulled up from the mixed solution and polymerized by evaporating the solvent of the mixed solution in air to increase the concentration of the oxidizing agent in the mixed solution. By doing so, the polymerization reaction proceeds. The mixed solution of EDT and oxidizing agent is usually prepared as follows. For example, 0.5 g of EDT as a monomer, 2.0 g of iron (III) p-toluenesulfonate as an oxidizing agent, and 5 g of a 1: 2 mixture of acetone and isopropanol as a solvent are mixed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の固体電解コンデンサの製造方法には、以
下に述べるような問題点があった。すなわち、従来の製
造方法においては、金属ペレットのエッジ部に形成され
るポリエチレンジオキシチオフェン(以下、PEDTと
記す)の量が少なく、PEDTが金属ペレット上の酸化
皮膜を完全に覆う状態になっておらず、このPEDT層
の表面にカーボン、銀接着剤を塗布してコンデンサを形
成した場合、酸化皮膜が覆われていない部分を通じて電
流が流れるため、漏れ電流(LC)が増大したり、場合
によっては、カーボンと酸化皮膜とが接触して、ショー
トが発生するという問題があった。
However, the conventional method for manufacturing a solid electrolytic capacitor as described above has the following problems. That is, in the conventional manufacturing method, the amount of polyethylene dioxythiophene (hereinafter, referred to as PEDT) formed at the edge of the metal pellet is small, and the PEDT completely covers the oxide film on the metal pellet. When a capacitor is formed by applying a carbon or silver adhesive to the surface of the PEDT layer, a current flows through a portion where the oxide film is not covered, so that the leakage current (LC) increases, However, there is a problem that the carbon and the oxide film come into contact with each other to cause a short circuit.

【0007】この原因としては、酸化剤の酸化力が弱い
ために、金属ペレット上に形成されるPEDT量が少な
く、金属ペレット上の酸化皮膜を完全に覆うことができ
ないためであると考えられる。また、他の原因としては
以下の点が考えられる。すなわち、固体電解質層を形成
する場合に、金属ペレットをEDTと酸化剤の混合溶液
に浸漬した後、この混合溶液から引き上げて空気中で重
合させているため、金属ペレットに付着した混合溶液
が、直方体の金属ペレットの各面において、液体の表面
張力により球状になろうとする。その結果、金属ペレッ
トのエッジ部における混合溶液の付着量が他の部分に比
べて少なくなるため、特に、金属ペレットのエッジ部に
形成されるPEDTの量が少なくなり、PEDTが金属
ペレット上の酸化皮膜を完全に覆うことができないため
と考えられる。
It is considered that this is because the oxidizing power of the oxidizing agent is weak, so that the amount of PEDT formed on the metal pellet is small and the oxide film on the metal pellet cannot be completely covered. Further, the following points can be considered as other causes. That is, when the solid electrolyte layer is formed, the metal pellet is immersed in a mixed solution of EDT and an oxidizing agent, and then pulled up from the mixed solution and polymerized in the air. At each surface of the rectangular parallelepiped metal pellet, the surface of the liquid tends to be spherical due to the surface tension of the liquid. As a result, the adhering amount of the mixed solution at the edge of the metal pellet is smaller than that at other portions, and in particular, the amount of PEDT formed at the edge of the metal pellet is reduced, and the PEDT is oxidized on the metal pellet. This is probably because the film could not be completely covered.

【0008】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたもので、その目的は、高
効率の重合反応によって、金属ペレットの表面に均一な
固体電解質層を形成した、優れた電気特性を有する固体
電解コンデンサを提供することにある。また、本発明の
別の目的は、重合反応の効率を高め、金属ペレットの表
面に均一な固体電解質層を形成することができる、信頼
性の高い固体電解コンデンサの製造方法を提供すること
にある。
The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to form a uniform solid electrolyte layer on the surface of a metal pellet by a highly efficient polymerization reaction. To provide a solid electrolytic capacitor having excellent electrical characteristics. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable solid electrolytic capacitor that can increase the efficiency of a polymerization reaction and form a uniform solid electrolyte layer on the surface of a metal pellet. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者等は鋭意検討を重ね、EDTと混合する酸
化剤として、酸化力の強いペルオクソ二硫酸塩、硫酸第
二鉄等を用いることを考えたが、これらは水にしか溶解
せず、一方、EDTは水には溶解しないため、EDTと
これらの酸化剤の混合溶液を作成することはできず、従
来の製造方法において、酸化力の強いペルオクソ二硫酸
塩、硫酸第二鉄等を用いることはできなかった。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies and, as oxidizing agents to be mixed with EDT, use strong peroxidisulfates, ferric sulfate, etc. as oxidizing agents. Although they were considered to be used, these are only soluble in water, while EDT is not soluble in water, so that a mixed solution of EDT and these oxidizing agents cannot be prepared. It was not possible to use peroxodisulfate, ferric sulfate or the like having a strong oxidizing power.

【0010】そこで、本発明者等は、まず、誘電体酸化
皮膜を有する金属ペレットをEDT溶液に浸漬して、誘
電体酸化皮膜上にEDTを付着させた後、前記金属ペレ
ットをペルオクソ二硫酸塩、硫酸第二鉄等の酸化力の強
い酸化剤の水溶液に浸漬し、酸化剤をEDTに付着させ
て酸化重合を行わせようとした。ところが、EDTは水
とはなじみが良くないため、EDTを付着させた金属ペ
レットを、短時間、酸化剤水溶液に浸漬しただけでは酸
化剤がEDTに付着しなかった。そこで、前記金属ペレ
ットを酸化剤水溶液中に浸漬し続けたところ、重合が良
好に進行し、PEDTの固体電解質層が形成されること
を見い出した。
Therefore, the present inventors first immersed a metal pellet having a dielectric oxide film in an EDT solution to adhere EDT on the dielectric oxide film, and then put the metal pellet into peroxodisulfate. Then, it was immersed in an aqueous solution of an oxidizing agent such as ferric sulfate having a strong oxidizing power, and the oxidizing agent was allowed to adhere to the EDT to perform oxidative polymerization. However, since EDT is not well compatible with water, the oxidizing agent did not adhere to the EDT simply by immersing the metal pellet to which EDT was attached in an oxidizing agent aqueous solution for a short time. Then, it was found that when the metal pellets were continuously immersed in the oxidizing agent aqueous solution, the polymerization proceeded favorably and a solid electrolyte layer of PEDT was formed.

【0011】しかしながら、上記の方法では、重合時間
が長く、重合回数も多くする必要があることが分かった
ため、本発明者等はさらに検討を重ね、本発明を完成す
るに至ったものである。すなわち、本発明者等は、ED
Tが水になじみが良くないことに着目し、EDTと酸化
剤の接触状態を良くすべく、EDT溶液あるいは酸化剤
溶液への界面活性剤の添加を検討したところ、重合時間
が短縮され、重合回数が少なくても良好なPEDT層が
形成され、さらに、等価直列抵抗(ESR)、漏れ電流
(LC)共、界面活性剤を添加しないものよりも低減で
きることが判明した。なお、添加する界面活性剤として
は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル
硫酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、モノラウリル
リン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル硫酸ナトリウム、ジメチルラウリルベンジルアンモニ
ウムクロライド、ジメチルデシルベンジルアンモニウム
クロライド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ド
デシルポリオキシエチレンエーテル等を用いることが望
ましい。
However, it has been found that in the above method, the polymerization time is long and the number of times of polymerization needs to be increased. Therefore, the present inventors have further studied and completed the present invention. That is, the present inventors have found that ED
Focusing on the fact that T is not well compatible with water, and studied the addition of a surfactant to the EDT solution or oxidant solution to improve the contact state between EDT and the oxidant, the polymerization time was shortened. It was found that a good PEDT layer was formed even if the number of times was small, and that the equivalent series resistance (ESR) and the leakage current (LC) were both lower than those without the addition of a surfactant. As the surfactant to be added, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium laurate, sodium monolauryl phosphate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, dimethyl lauryl benzyl ammonium chloride, dimethyl decyl benzyl ammonium chloride, It is desirable to use polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, dodecyl polyoxyethylene ether, or the like.

【0012】すなわち、誘電体酸化皮膜を有する金属ペ
レットを、EDTまたは所定の濃度のEDT溶液に所定
時間浸漬して、誘電体酸化皮膜上にEDTを付着させた
後、前記金属ペレットを、所定の濃度の酸化剤水溶液に
所定時間浸漬し、酸化剤をEDTに付着させ、その後、
水、温水、有機溶剤等で洗浄し、乾燥させる。この際
に、EDTまたは所定の濃度のEDT溶液、あるいは、
酸化剤水溶液の少なくともいずれか一つに、界面活性剤
を添加する。そして、上記EDTまたはEDT溶液に浸
漬〜乾燥までの工程を所定回数繰り返す。その後、カー
ボン、銀ペーストを塗布し、銀接着剤で陰極端子を引き
出し、樹脂外装してエージングを行う。この場合、金属
ペレットを、EDTまたはEDT溶液と酸化剤水溶液に
交互に浸漬する回数は1〜20回、好ましくは3〜10
回、酸化剤水溶液に浸漬する時間は5分〜5時間、好ま
しくは15分〜3時間である。また、添加する界面活性
剤の濃度は、酸化剤またはEDTに対して、10−3〜
10wt%が望ましい。なお、界面活性剤は、酸化剤溶
液に添加しても、EDT溶液に添加しても良く、又は、
それらの担体となる素子に添加しても良い。
That is, a metal pellet having a dielectric oxide film is immersed in EDT or an EDT solution having a predetermined concentration for a predetermined time to cause EDT to adhere on the dielectric oxide film. Immersed in an aqueous solution of oxidizing agent for a predetermined time to allow the oxidizing agent to adhere to EDT,
Wash with water, hot water, organic solvent, etc. and dry. At this time, EDT or an EDT solution of a predetermined concentration, or
A surfactant is added to at least one of the oxidizing agent aqueous solutions. Then, the steps from immersion to drying in the EDT or EDT solution are repeated a predetermined number of times. After that, carbon and silver pastes are applied, the cathode terminal is pulled out with a silver adhesive, and a resin exterior is used to perform aging. In this case, the number of times that the metal pellet is alternately immersed in EDT or the EDT solution and the oxidizing agent aqueous solution is 1 to 20 times, preferably 3 to 10 times.
The time for immersion in the oxidizing agent aqueous solution is 5 minutes to 5 hours, preferably 15 minutes to 3 hours. Further, the concentration of the surfactant to be added is 10-3 to 10% of the oxidizing agent or EDT.
10 wt% is desirable. Incidentally, the surfactant may be added to the oxidizing agent solution, may be added to the EDT solution, or
They may be added to the element serving as the carrier.

【0013】ここで、本発明に用いられる酸化剤として
は、水溶液系酸化剤に限られ、例えば、ペルオクソ二硫
酸アンモニウム、ペルオクソ二硫酸ナトリウム、硫酸鉄
(III) 、硝酸鉄(III) 、塩化鉄(III) 、硝酸セリウム(I
V)、硝酸セリウム(IV)アンモニウム、硫酸セリウム(I
V)、硫酸セリウム(IV)アンモニウム等が挙げられる。な
お、酸化剤水溶液の濃度は、5〜60wt%、酸化剤水
溶液の温度は、0〜60℃が好ましい。
The oxidizing agent used in the present invention is limited to an aqueous oxidizing agent, such as ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and iron sulfate.
(III), iron (III) nitrate, iron (III) chloride, cerium nitrate (I
V), cerium (IV) ammonium nitrate, cerium sulfate (I
V) and cerium (IV) ammonium sulfate. The concentration of the oxidizing agent aqueous solution is preferably 5 to 60% by weight, and the temperature of the oxidizing agent aqueous solution is preferably 0 to 60 ° C.

【0014】また、EDT溶液の溶媒としては、一価ア
ルコール(メチルアルコール、エチルアルコール、n−
プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブ
チルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブ
チルアルコール等)が用いられる。なお、EDT溶液と
しては、任意の濃度のものを用いることができる。
As a solvent for the EDT solution, monohydric alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, n-
Propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, etc.). The EDT solution may have any concentration.

【0015】次に、陽極に使用する弁作用を有する金属
としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンあ
るいはこれら金属を基質とする合金等の弁作用を有する
金属を使用することができる。また、陽極は、これら金
属の多孔質焼結体、エッチング等で表面処理された板
(リボン、箔等を含む)、線等、その形状は特に限定さ
れない。さらに、この金属ペレットの表面に誘電体酸化
皮膜を形成する方法としては、従来から公知の方法を用
いることができる。例えば、タンタル粉末の焼結体を使
用する場合には、リン酸水溶液中で陽極酸化して、焼結
体に酸化皮膜を形成することができる。
Next, as a metal having a valve action used for the anode, a metal having a valve action such as aluminum, tantalum, niobium, titanium or an alloy using these metals as a substrate can be used. The shape of the anode is not particularly limited, such as a porous sintered body of such a metal, a plate (including a ribbon, a foil, and the like) surface-treated by etching or the like, a wire, and the like. Further, as a method of forming a dielectric oxide film on the surface of the metal pellet, a conventionally known method can be used. For example, when a sintered body of tantalum powder is used, it can be anodized in a phosphoric acid aqueous solution to form an oxide film on the sintered body.

【0016】(効果)上述したような本発明の固体電解
コンデンサの製造方法によると、金属ペレットをEDT
またはEDT溶液に浸漬し、その後にペルオクソ二硫酸
塩、硫酸第二鉄等の酸化力の強い酸化剤水溶液に浸漬
し、この酸化剤水溶液中で重合を行う。この際に、界面
活性剤をEDTまたはEDT溶液、あるいは、酸化剤溶
液の少なくともいずれか一つに添加しているため、ED
Tと酸化剤水溶液の親和性が改善され、反応効率が大幅
に向上し、より均一なポリマーを形成することができ
る。その結果、金属ペレットの表面をより均一に被覆す
ることができるので、等価直列抵抗(ESR)、周波数
特性を良くすることができる。また、反応効率が向上す
るので、重合時間の短縮、及び、重合回数の削減を図る
ことができる。
(Effect) According to the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention as described above, the metal pellet is
Alternatively, it is immersed in an EDT solution and then immersed in an aqueous solution of an oxidizing agent having a strong oxidizing power, such as peroxodisulfate and ferric sulfate, and polymerized in the aqueous solution of the oxidizing agent. At this time, since the surfactant is added to at least one of the EDT or the EDT solution or the oxidizing agent solution,
The affinity between T and the oxidizing agent aqueous solution is improved, the reaction efficiency is greatly improved, and a more uniform polymer can be formed. As a result, the surface of the metal pellet can be more uniformly coated, so that the equivalent series resistance (ESR) and the frequency characteristics can be improved. Further, since the reaction efficiency is improved, the polymerization time can be shortened and the number of times of polymerization can be reduced.

【0017】さらに、酸化剤水溶液中で酸化重合を行わ
せるので、直方体の金属ペレットの各面及びエッジ部に
形成されるPEDT層が均一化されるため、従来から問
題になっていた、金属ペレットのエッジ部においてPE
DT層が薄くなるということがなく、均一なPEDT層
が得られるので、コンデンサの漏れ電流(LC)を低減
することができ、また、ショートの発生も防止すること
ができる。
Furthermore, since the oxidative polymerization is carried out in an aqueous solution of an oxidizing agent, the PEDT layers formed on the respective surfaces and the edge portions of the rectangular parallelepiped metal pellets are made uniform. PE at the edge of
Since a uniform PEDT layer can be obtained without the DT layer becoming thin, the leakage current (LC) of the capacitor can be reduced and the occurrence of a short circuit can be prevented.

【0018】また、EDT溶液と酸化剤水溶液をそれぞ
れ別個に調製するため、酸化剤水溶液の濃度・量とは独
立して、任意の濃度のEDT溶液を使用することが可能
となる。さらに、EDTと酸化剤の混合溶液の寿命を考
慮する必要がないため、固体電解質層の形成工程を高精
度で、信頼性の高いものとすることができる。
Further, since the EDT solution and the oxidizing agent aqueous solution are separately prepared, it is possible to use an EDT solution having an arbitrary concentration independently of the concentration and amount of the oxidizing agent aqueous solution. Further, since there is no need to consider the life of the mixed solution of EDT and the oxidizing agent, the process of forming the solid electrolyte layer can be performed with high accuracy and high reliability.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明による固体電解コンデンサの製
造方法の一実施例、及びその製造方法によって得られた
固体電解コンデンサの初期特性を示す。また、比較例と
して、界面活性剤を添加せずに、酸化剤水溶液に浸漬す
る時間を3時間、EDT溶液に浸漬〜乾燥の操作を6回
繰り返したものを用いた。さらに、従来例として、ED
Tとp−トルエンスルホン酸第二鉄(FePTS)のブ
チルアルコール溶液の混合溶液に金属ペレットを浸漬
し、空気中で重合を行った固体電解コンデンサを用い
た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to the present invention and the initial characteristics of the solid electrolytic capacitor obtained by the method will be described below. As a comparative example, one obtained by repeating the operation of immersing in an oxidizing agent solution for 3 hours without adding a surfactant, and immersing in an EDT solution to drying six times was used. Further, as a conventional example, ED
A solid electrolytic capacitor was used in which metal pellets were immersed in a mixed solution of T and ferric p-toluenesulfonate (FePTS) in butyl alcohol, and polymerized in air.

【0020】[1.使用試薬例] モノマー:エチレンジオキシチオフェン(EDT) モノマー溶液の溶媒:一価アルコール(例えば、メチル
アルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、
イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t
ert−ブチルアルコール等) 酸化剤:ペルオクソ二硫酸アンモニウム、ペルオクソ二
硫酸ナトリウム、硫酸鉄(III) 、硝酸鉄(III) 、塩化鉄
(III) 、硝酸セリウム(IV)、硝酸セリウム(IV)アンモニ
ウム、硫酸セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)アンモニウ
ム等 界面活性剤:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、
ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、モノ
ラウリルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル硫酸ナトリウム、ジメチルラウリルベンジル
アンモニウムクロライド、ジメチルデシルベンジルアン
モニウムクロライド、ポリオキシエチレンノニルフェニ
ルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエー
テル、ドデシルポリオキシエチレンエーテル等
[1. Examples of Reagents Used] Monomer: Ethylenedioxythiophene (EDT) Solvent of Monomer Solution: Monohydric alcohol (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol,
Isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, t
oxidant: ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, iron (III) sulfate, iron (III) nitrate, iron chloride
(III), cerium (IV) nitrate, ammonium cerium (IV) nitrate, cerium (IV) sulfate, cerium (IV) ammonium sulfate, etc. Surfactant: sodium dodecylbenzene sulfonate,
Sodium lauryl sulfate, sodium laurate, sodium monolauryl phosphate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, dimethyl lauryl benzyl ammonium chloride, dimethyl decyl benzyl ammonium chloride, polyoxy ethylene nonyl phenyl ether, polyoxy ethylene octyl phenyl ether, dodecyl poly Oxyethylene ether, etc.

【0021】[2.適用条件] 酸化剤溶液濃度:5〜60wt% 酸化剤溶液温度:0〜60℃ 界面活性剤濃度:10−3〜10wt%[2. Application conditions] Oxidant solution concentration: 5 to 60 wt% Oxidant solution temperature: 0 to 60 ° C Surfactant concentration: 10-3 to 10 wt%

【0022】[3.製造方法]図1のフローチャートに
示したように、タンタルペレット(Aサイズ用、粉末C
V=30k,41FV,6μF)を、室温で2分間、5
0%EDTのイソプロピルアルコール溶液に浸漬する。
なお、このEDT溶液には、界面活性剤としてドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム(SDBS)が、0.5
g/リットルの割合で添加されている。次に、このタン
タルペレットを酸化剤水溶液(水:ペルオクソ二硫酸ア
ンモニウム=2:1<wt>)に浸漬し、室温で1時間
放置して重合する。その後、10分間水洗し、100℃
で20分間乾燥する。この操作を4回繰り返し、カーボ
ン、銀ペーストを塗布した後、銀接着剤で陰極端子を引
き出し、その後、樹脂で封止し、105℃,16Vで1
時間エージングを行った。
[3. Manufacturing Method] As shown in the flowchart of FIG. 1, tantalum pellets (for A size, powder C)
V = 30 k, 41 FV, 6 μF) at room temperature for 2 minutes, 5
Immerse in 0% EDT in isopropyl alcohol solution.
In this EDT solution, sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS) as a surfactant was added in an amount of 0.5%.
g / liter. Next, the tantalum pellets are immersed in an oxidizing agent aqueous solution (water: ammonium peroxodisulfate = 2: 1 <wt>) and left to stand at room temperature for 1 hour to polymerize. After that, wash with water for 10 minutes, 100 ℃
And dry for 20 minutes. This operation was repeated four times, and after applying carbon and silver paste, the cathode terminal was pulled out with a silver adhesive, and then sealed with a resin.
Time aging was performed.

【0023】[4.比較例]比較例としては、EDT溶
液に界面活性剤を添加せずに、重合反応を行った電解コ
ンデンサを用いた。また、酸化剤水溶液に浸漬する時間
を3時間、EDT溶液に浸漬〜乾燥の操作を6回繰り返
した。その他の条件は上記実施例と同様である。
[4. Comparative Example] As a comparative example, an electrolytic capacitor which was subjected to a polymerization reaction without adding a surfactant to the EDT solution was used. The operation of dipping in the oxidizing agent aqueous solution for 3 hours and the operation of dipping in the EDT solution to drying were repeated six times. Other conditions are the same as in the above embodiment.

【0024】[5.従来例]EDTとp−トルエンスル
ホン酸第二鉄(FePTS)のブチルアルコール溶液の
混合溶液に金属ペレットを浸漬し、室温空気中で重合を
行った固体電解コンデンサを従来例とした。なお、重合
は6回行った。また、EDTと酸化剤の混合溶液は、E
DTを10wt%、酸化剤としてFePTSを36wt
%、溶剤としてブチルアルコールを54wt%混合して
調製した。
[5. Conventional Example] A solid electrolytic capacitor obtained by immersing a metal pellet in a mixed solution of EDT and a butyl alcohol solution of ferric p-toluenesulfonate (FePTS) and performing polymerization in room temperature air was used as a conventional example. The polymerization was performed six times. The mixed solution of EDT and the oxidizing agent is E
10 wt% DT, 36 wt% FePTS as oxidizing agent
%, And 54 wt% of butyl alcohol as a solvent.

【0025】[6.比較結果]本発明の製造方法により
得られた固体電解コンデンサ(実施例)と、比較例及び
従来例の電気的特性を表1に示す。
[6. Comparative Results] Table 1 shows the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor (Example) obtained by the manufacturing method of the present invention, and Comparative Examples and Conventional Examples.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】表1から明らかなように、従来例において
は、漏れ電流(LC)が8.94と高く、10例中3例
にショートが発生したが、実施例及び比較例において
は、漏れ電流(LC)は大幅に低減され、ショートの発
生もなかった。これは、実施例及び比較例においては、
液中で重合を行ったため、金属ペレットのエッジ部分に
も十分にPEDTが形成されたが、従来例においては、
空気中で重合を行ったために、金属ペレットのエッジ部
分のPEDTの厚さが足りず、漏れ電流が大きくなり、
また、ショートする比率が高くなったものと考えられ
る。
As is clear from Table 1, the leakage current (LC) was as high as 8.94 in the conventional example, and short-circuit occurred in 3 out of 10 cases. (LC) was significantly reduced, and no short circuit occurred. This is in the examples and comparative examples.
Since the polymerization was carried out in the liquid, PEDT was sufficiently formed also at the edge portion of the metal pellet.
Since the polymerization was performed in air, the thickness of the PEDT at the edge of the metal pellet was insufficient, and the leakage current increased.
Also, it is considered that the ratio of short-circuiting was increased.

【0028】一方、実施例と比較例について検討する
と、実施例においては、重合時間を1時間に短縮し、重
合回数を4回に減らしたにもかかわらず、比較例に比べ
て、等価直列抵抗(ESR)、漏れ電流(LC)共に低
減された。これは、実施例において、EDT溶液に界面
活性剤を添加したことにより、EDTと酸化剤水溶液と
の親和性が改善され、反応効率が良くなるため、形成さ
れるPEDT量が多くなり、金属ペレットを十分に被覆
することができたためと考えられる。
On the other hand, when examining the examples and comparative examples, in the examples, although the polymerization time was reduced to 1 hour and the number of times of polymerization was reduced to 4, the equivalent series resistance was lower than that of the comparative example. (ESR) and leakage current (LC) were both reduced. This is because, in the examples, the addition of a surfactant to the EDT solution improves the affinity between EDT and the oxidizing agent aqueous solution, improves the reaction efficiency, and increases the amount of PEDT to be formed. It is considered that was able to be sufficiently coated.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高効率の重合反応によって、金属ペレットの表面に均一
な固体電解質層を形成した、優れた電気特性を有する固
体電解コンデンサを提供することができる。また、本発
明によれば、重合反応の効率を高めることができるの
で、重合時間の短縮及び重合回数の削減を図ることがで
きる。また、重合反応の効率が向上することによって、
金属ペレットの表面に均一な固体電解質層を形成するこ
とができる、信頼性の高い固体電解コンデンサの製造方
法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a solid electrolytic capacitor having a uniform solid electrolyte layer formed on the surface of a metal pellet and having excellent electric characteristics by a highly efficient polymerization reaction. Further, according to the present invention, since the efficiency of the polymerization reaction can be increased, the polymerization time can be reduced and the number of times of polymerization can be reduced. In addition, by improving the efficiency of the polymerization reaction,
A highly reliable method of manufacturing a solid electrolytic capacitor capable of forming a uniform solid electrolyte layer on the surface of a metal pellet can be provided.

【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製造方法を示す
フローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年7月23日[Submission date] July 23, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Correction target item name] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項7[Correction target item name] Claim 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】すなわち、誘電体酸化皮膜を有する金属ペ
レットを、EDTまたは所定の濃度のEDT溶液に所定
時間浸漬して、誘電体酸化皮膜上にEDTを付着させた
後、前記金属ペレットを、所定の濃度の酸化剤水溶液に
所定時間浸漬し、酸化剤をEDTに付着させ、その後、
水、温水、有機溶剤等で洗浄し、乾燥させる。この際
に、EDTまたは所定の濃度のEDT溶液、あるいは、
酸化剤水溶液の少なくともいずれか一つに、界面活性剤
を添加する。そして、上記EDTまたはEDT溶液に浸
漬〜乾燥までの工程を所定回数繰り返す。その後、カー
ボン、銀ペーストを塗布し、銀接着剤で陰極端子を引き
出し、樹脂外装してエージングを行う。この場合、金属
ペレットを、EDTまたはEDT溶液と酸化剤水溶液に
交互に浸漬する回数は1〜20回、好ましくは3〜10
回、酸化剤水溶液に浸漬する時間は5分〜5時間、好ま
しくは15分〜3時間である。また、添加する界面活性
剤の濃度は、酸化剤またはEDTに対して、10-3〜1
0wt%が望ましい。なお、界面活性剤は、酸化剤溶液
に添加しても、EDT溶液に添加しても良く、又は、そ
れらの担体となる素子に添加しても良い。
That is, a metal pellet having a dielectric oxide film is immersed in EDT or an EDT solution having a predetermined concentration for a predetermined time to cause EDT to adhere on the dielectric oxide film. Immersed in an aqueous solution of oxidizing agent for a predetermined time to allow the oxidizing agent to adhere to EDT,
Wash with water, hot water, organic solvent, etc. and dry. At this time, EDT or an EDT solution of a predetermined concentration, or
A surfactant is added to at least one of the oxidizing agent aqueous solutions. Then, the steps from immersion to drying in the EDT or EDT solution are repeated a predetermined number of times. After that, carbon and silver pastes are applied, the cathode terminal is pulled out with a silver adhesive, and a resin exterior is used to perform aging. In this case, the number of times that the metal pellet is alternately immersed in EDT or the EDT solution and the oxidizing agent aqueous solution is 1 to 20 times, preferably 3 to 10 times.
The time for immersion in the oxidizing agent aqueous solution is 5 minutes to 5 hours, preferably 15 minutes to 3 hours. The concentration of the surfactant to be added is 10 −3 to 1 with respect to the oxidizing agent or EDT.
0 wt% is desirable. The surfactant may be added to the oxidizing agent solution, the EDT solution, or may be added to an element serving as a carrier thereof.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0021】[2.適用条件] 酸化剤溶液濃度:5〜60wt% 酸化剤溶液温度:0〜60℃ 界面活性剤濃度:10-3〜10wt%[2. Application conditions] Oxidant solution concentration: 5 to 60 wt% Oxidant solution temperature: 0 to 60 ° C. Surfactant concentration: 10 -3 to 10 wt%

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、 前記酸化剤溶液の溶媒が水であり、 前記モノマーあるいは酸化剤水溶液の少なくともいずれ
か一方に、所定の界面活性剤を添加し、 前記金属ペレットを、前記モノマーと酸化剤水溶液のそ
れぞれに交互に浸漬し、 前記モノマーと酸化剤溶液の化学酸化重合を、前記酸化
剤水溶液中で行うことを特徴とする固体電解コンデンサ
の製造方法。
1. A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer is formed on the surface of a metal pellet on which a dielectric oxide film is formed by chemically oxidatively polymerizing a monomer that forms a conductive polymer compound and an oxidizing agent solution. In the above, the solvent of the oxidizing agent solution is water, and a predetermined surfactant is added to at least one of the monomer and the oxidizing agent aqueous solution, and the metal pellets are alternated with the monomer and the oxidizing agent aqueous solution, respectively. And subjecting the monomer and the oxidizing agent solution to chemical oxidative polymerization in the oxidizing agent aqueous solution.
【請求項2】 前記界面活性剤の濃度が、10−3〜1
0wt%であることを特徴とする請求項1に記載の固体
電解コンデンサの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the concentration of the surfactant is 10-3 to 1
2. The method according to claim 1, wherein the amount is 0 wt%.
【請求項3】 前記モノマーと酸化剤溶液のそれぞれに
交互に浸漬する回数が、1〜20回である請求項1又は
請求項2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the number of times of immersion in the monomer and the oxidant solution alternately is 1 to 20 times.
【請求項4】 前記酸化剤溶液に浸漬する時間が、5分
〜5時間である請求項1乃至請求項3のいずれか一に記
載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the time of immersion in the oxidizing agent solution is 5 minutes to 5 hours.
【請求項5】 前記モノマーが、エチレンジオキシチオ
フェン(EDT)である請求項1乃至請求項4のいずれ
か一に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the monomer is ethylenedioxythiophene (EDT).
【請求項6】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
を形成して成る固体電解コンデンサにおいて、 前記酸化剤溶液の溶媒が水であり、 前記モノマーあるいは酸化剤水溶液の少なくともいずれ
か一方に、所定の界面活性剤を添加し、 前記固体電解質層が、前記金属ペレットを前記モノマー
と酸化剤水溶液のそれぞれに、所定回数交互に浸漬して
重合することにより形成されたものであることを特徴と
する固体電解コンデンサ。
6. A solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer is formed on the surface of a metal pellet on which a dielectric oxide film is formed by chemically oxidatively polymerizing a monomer that forms a conductive polymer compound and an oxidizing agent solution. A solvent of the oxidizing agent solution is water, a predetermined surfactant is added to at least one of the monomer or the oxidizing agent aqueous solution, and the solid electrolyte layer forms the metal pellets with the monomer and the oxidizing agent aqueous solution. Characterized in that they are formed by alternately immersing and polymerizing each of them a predetermined number of times.
【請求項7】 前記界面活性剤の濃度が、10−3〜1
0wt%であることを特徴とする請求項6に記載の固体
電解コンデンサ。
7. The concentration of the surfactant is 10-3 to 1
The solid electrolytic capacitor according to claim 6, wherein the content is 0 wt%.
【請求項8】 前記モノマーと酸化剤溶液のそれぞれに
交互に浸漬する回数が、1〜20回である請求項6又は
請求項7に記載の固体電解コンデンサ。
8. The solid electrolytic capacitor according to claim 6, wherein the number of times of alternate immersion in each of the monomer and the oxidant solution is 1 to 20 times.
【請求項9】 前記酸化剤溶液に浸漬する時間が、5分
〜5時間である請求項6乃至請求項8のいずれか一に記
載の固体電解コンデンサ。
9. The solid electrolytic capacitor according to claim 6, wherein the immersion time in the oxidant solution is 5 minutes to 5 hours.
【請求項10】 前記モノマーが、エチレンジオキシチ
オフェン(EDT)である請求項6乃至請求項9のいず
れか一に記載の固体電解コンデンサ。
10. The solid electrolytic capacitor according to claim 6, wherein the monomer is ethylenedioxythiophene (EDT).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2007031488A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Showa Denko Kk Method for producing composite material

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