JPH1187182A - Organic solid electrolytic capacitor and its manufacture - Google Patents

Organic solid electrolytic capacitor and its manufacture

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JPH1187182A
JPH1187182A JP9264863A JP26486397A JPH1187182A JP H1187182 A JPH1187182 A JP H1187182A JP 9264863 A JP9264863 A JP 9264863A JP 26486397 A JP26486397 A JP 26486397A JP H1187182 A JPH1187182 A JP H1187182A
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JP
Japan
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acid
film
conductive polymer
solid electrolytic
electrolytic capacitor
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JP9264863A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriyoshi Nanba
憲良 南波
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TDK Corp
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TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPH1187182A publication Critical patent/JPH1187182A/en
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily manufacture an organic solid electrolytic capacitor with a device that does not require any complex control, by thermocompressing a rough-surface metal foil and a conductive macromolecular film. SOLUTION: A fine hole is formed at a metal film 2 with a valve operation by etching and an oxide covering 3 is formed. Further, drying is made after washing using, for example, an organic solvent. Then, a cathode where a carbon paste 4 is applied to both surfaces of a cathode component metal 5 of, for example, a copper foil is held by a conductive macromolecular film 1, and the side of the oxide covering film 3 of the metal film 2 with a valve operation that becomes an anode is overlapped to the outside for heating and contact bonding under heating/pressurization conditions. In this case, heat bonding is made by applying a pressure of 300 kg/cm<2> or higher while heating to a temperature that is equal to or more than the softening point of a conductive macromolecular film and equal to or less than a decomposition point. Also, an organic acid is doped to the macromolecular film.

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、小型で大容量、低
等価直列抵抗(ESR)である固体電解コンデンサに関
し、より詳しくは、導電性高分子フィルムを固体電解質
として用いた有機固体電解コンデンサおよびその製造方
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 small size, a large capacitance and a low equivalent series resistance (ESR), and more particularly to an organic solid electrolytic capacitor using a conductive polymer film as a solid electrolyte. It relates to the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在パソコン等に使用されている高速プ
ロセッサは、駆動時の消費電力が大きく、特にノートパ
ソコン等の携帯機器では電源に制約があり、低消費電力
化技術が盛んに採用され、実践されている。ところで、
パソコン、携帯電話、VTR、デジタルカメラ等の携帯
電子機器に、このような低消費電力化対策を行った場
合、不要な回路をその都度切り離したり、必要のないと
きにはプロセッサ等を休止状態にしたりすることが頻繁
に行われる。このため、電源側から見ると大きな負荷の
変動が頻繁に起こることとなり、このような負荷変動に
対応するための電源として、ノイズ吸収性能の優れたデ
カップリングコンデンサの必要性が急激に増大してい
る。
2. Description of the Related Art A high-speed processor currently used in personal computers and the like consumes a large amount of power when driven. In particular, a portable device such as a notebook personal computer has a limited power supply, and low power consumption technologies are actively employed. Has been practiced. by the way,
When such low power consumption measures are taken for a portable electronic device such as a personal computer, a mobile phone, a VTR, a digital camera, etc., unnecessary circuits are disconnected each time, or a processor or the like is put into a halt state when unnecessary. That happens frequently. For this reason, a large load change frequently occurs when viewed from the power supply side, and the necessity of a decoupling capacitor having excellent noise absorption performance as a power supply for responding to such a load change is rapidly increasing. I have.

【0003】ノイズ吸収性のよいコンデンサの条件とし
て、低ESR(等価直列抵抗)であることが挙げられ
る。このような低ESRのコンデンサとしては、第1に
積層セラミックコンデンサが挙げられ、近年その容量が
増大する傾向にあるが、それでも20μF程度が限度で
ある。
A condition of a capacitor having good noise absorption is that it has a low ESR (equivalent series resistance). As such a low ESR capacitor, there is firstly a multilayer ceramic capacitor, and its capacitance has been increasing in recent years. However, the capacitance is still limited to about 20 μF.

【0004】大容量を可能なものとするコンデンサとし
ては、アルミニウム、タンタル等を使用した電解コンデ
ンサが知られている。この電解コンデンサは、誘電体皮
膜の欠陥による電気的短絡を修復する機能を利用するた
めに、弁作用を有する金属と組み合わせて使用される。
すなわち、アルミニウム、タンタル、ニオブ等である。
また、これらの電解コンデンサは、所定の周波数特性を
有し、特に高周波側で抵抗(インピーダンス)が上昇す
る傾向にある。これは、イオン導電性の電解液を使用し
ているため、高周波領域ではイオンが追従しきれずに抵
抗値が上昇してしまうからである。そして、このような
周波数特性を改善する手段として、二酸化マンガン、T
CNQ(テトラシアノキノジメタン)錯塩等が使用され
ているが、導電性が不十分であったり、熱安定性が不十
分である等の問題を有していた。
An electrolytic capacitor using aluminum, tantalum, or the like is known as a capacitor capable of providing a large capacity. This electrolytic capacitor is used in combination with a metal having a valve action in order to utilize a function of repairing an electric short circuit due to a defect in a dielectric film.
That is, aluminum, tantalum, niobium and the like.
Further, these electrolytic capacitors have predetermined frequency characteristics, and the resistance (impedance) tends to increase particularly on the high frequency side. This is because the ion-conductive electrolytic solution is used, so that the ions cannot follow up in the high-frequency region and the resistance value increases. As means for improving such frequency characteristics, manganese dioxide, T
Although CNQ (tetracyanoquinodimethane) complex salt and the like are used, there are problems such as insufficient conductivity and insufficient thermal stability.

【0005】さらに、近年、電解液の代わりに導電性高
分子を用いた固体電解コンデンサが開発されている。導
電性高分子は、電子伝導性であるため、比較的大きな粒
子であるイオンの動きに制約される周波数依存性がな
く、周波数特性が格段に改善される。
Further, in recent years, a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer instead of an electrolytic solution has been developed. Since the conductive polymer is electronically conductive, there is no frequency dependency restricted by the movement of ions, which are relatively large particles, and the frequency characteristics are significantly improved.

【0006】従来の固体電解コンデンサは、アルミニウ
ム、タンタル、ニオブ等の弁作用を有する金属箔を電解
エッチングして多孔質とし、さらにこれの表面を電解酸
化して誘電体膜を形成したものや、微少金属粒子を焼結
した多孔性ペレットの表面を酸化して誘電体化したもの
に、ピロール等のモノマーを電解重合または化学重合さ
せたり、あるいはあらかじめ重合された高分子の溶液に
浸漬させたりして、導電性高分子を形成させている。
A conventional solid electrolytic capacitor is obtained by electrolytically etching a metal foil having a valve action, such as aluminum, tantalum, or niobium, to make it porous, and then electrolytically oxidize the surface thereof to form a dielectric film. A monomer such as pyrrole is electrolytically or chemically polymerized on a porous pellet obtained by oxidizing the surface of a porous pellet made by sintering fine metal particles, or is immersed in a prepolymerized polymer solution. Thus, a conductive polymer is formed.

【0007】固体電解コンデンサは、微少な空間内に導
電性高分子層を成形する必要があり、このため、早くか
ら電解重合法による成膜が種々検討されている。しかし
ながら、誘電体は絶縁物であり、これをこのまま電解法
に用いることは困難である。このため、例えば特公平4
−74853号公報に記載されているように、先ず化学
重合で導電性膜を成膜してから電解重合を行う手法が検
討されている。また、金などの針状電極等を用いて、樹
脂状に電解重合を開始し、その後、条件を調製して均一
な膜とする方法等も検討されている。しかし、これらの
方法は、事前に化学重合を行ったり、針状の電極を用い
るなど製造方法が極めて煩雑である。
In a solid electrolytic capacitor, it is necessary to form a conductive polymer layer in a very small space. For this reason, various studies have been made on film formation by an electrolytic polymerization method from an early stage. However, the dielectric is an insulator, and it is difficult to use it as it is in the electrolytic method. For this reason, for example,
As described in JP-A-74853, a technique of first forming a conductive film by chemical polymerization and then performing electrolytic polymerization is being studied. In addition, a method of starting electrolytic polymerization in a resin state using a needle-like electrode such as gold, and then adjusting the conditions to form a uniform film is also being studied. However, these methods are extremely complicated in manufacturing method, such as performing chemical polymerization in advance or using a needle-like electrode.

【0008】また、特公平6−50710号公報に記載
されているように、部分的に金属が露出した誘電体の金
属面を起点として電解重合し、導電性高分子膜を形成
し、その後陽極酸化して誘電体を修復する方法も提案さ
れている。しかし、この方法では誘電体の再化成条件が
難しく、化成が不十分で漏れ電流が多くなったり、酸化
条件がきつく導電性高分子が酸化されてしまい、信頼性
が得られなくなってしまうことが多かった。化学重合だ
けで導電性高分子層を形成する方法として、例えば特開
平6−310380号公報に記載されているように、モ
ノマーまたはモノマー溶液を、−70℃の低温で含浸さ
せ、その後ゆっくりと温度を上昇させて重合させる方法
が実用化されている。この方法によれば、多孔性部分へ
のモノマーの浸透もよく、重合も十分に行われることか
ら、高導電性の高分子が得られ、優れた特性となってい
る。しかしながら、低温での製造は吸湿性やエネルギー
コストの点等多くの課題を有していた。
Further, as described in Japanese Patent Publication No. 6-50710, electrolytic polymerization is carried out starting from a metal surface of a dielectric where metal is partially exposed to form a conductive polymer film. A method of oxidizing and repairing a dielectric has also been proposed. However, in this method, the conditions for re-formation of the dielectric are difficult, the formation is insufficient, the leakage current increases, and the conductive polymer, which is subjected to severe oxidizing conditions, is oxidized, so that reliability cannot be obtained. There were many. As a method for forming a conductive polymer layer only by chemical polymerization, for example, as described in JP-A-6-310380, a monomer or a monomer solution is impregnated at a low temperature of -70 ° C, and then slowly heated. Has been put to practical use. According to this method, the permeation of the monomer into the porous portion is good, and the polymerization is sufficiently performed. Therefore, a highly conductive polymer is obtained, and excellent characteristics are obtained. However, production at low temperature has many problems such as hygroscopicity and energy cost.

【0009】一方、例えば、特開昭62−29124号
公報、特開平5−152168号公報、特開平6−45
196号公報等に記載されているように、有機溶剤に可
溶な導電性高分子も開発され、浸漬または塗布により製
造しようとする試みもなされて、特に可溶性ポリアニリ
ンが好ましく用いられている。しかしながら、溶剤に用
いられているのは、N−メチル−2−ピロリドンの場合
が多く、粘度、乾燥速度の点で満足できる結果は得られ
ていない。また、高分子形成後にドーピングを行う場合
は、微少な多孔質部分に均一にドープされる保証がな
く、特性のバラツキ、あるいはドーピング不足から十分
低い抵抗値が得られないといった問題があった。
On the other hand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-29124, 5-152168, and 6-45
As described in, for example, Japanese Patent Publication No. 196, a conductive polymer soluble in an organic solvent has also been developed, and attempts have been made to produce the polymer by immersion or coating. In particular, soluble polyaniline is preferably used. However, N-methyl-2-pyrrolidone is often used as the solvent, and satisfactory results in terms of viscosity and drying rate have not been obtained. Further, when doping is performed after the formation of the polymer, there is no assurance that the microporous portion is uniformly doped, and there is a problem that a sufficiently low resistance value cannot be obtained due to variations in characteristics or insufficient doping.

【0010】あらかじめドーパントを含浸させた例は極
めて少なく、例えば、シンセティック メタルズ 69 (1
995) 245-246 に記載されているように、ドデシルベン
ゼンスルホン酸をドーパントとすると、キシレンに可溶
となった例が報告されいているにすぎない。
Very few examples have been pre-impregnated with dopants. For example, synthetic metals 69 (1
995) As described in 245-246, only an example in which dodecylbenzenesulfonic acid was used as a dopant and became soluble in xylene was reported.

【0011】また、例えば、特開平6−45198号公
報に記載されているように、電解コンデンサ等を大容量
とする場合のスペーサーを用いた巻き込み方法におい
て、コンデンサとしては無駄なスペーサを、電極分離機
能を兼ね備えたものとする試みも知られている。すなわ
ち、スペーサーに導電性高分子フィルムを用い、巻き込
んだ後にモノマーを含浸させて重合する方法も提案され
ている。しかし、この方法ではスペーサー機能を導電性
高分子フィルムが果たすこととなるが、誘電体との界面
はモノマーまたは高分子溶液から、必要とする導電性高
分子フィルムを形成しており、モノマーまたは高分子溶
液の液体あるいは溶液を用いることとなり、工程上の煩
雑さ等は解消されない。
In addition, for example, as described in JP-A-6-45198, in a winding method using a spacer when an electrolytic capacitor or the like has a large capacity, a wasteful spacer is used as a capacitor to separate electrodes. Attempts to combine functions are also known. That is, a method of using a conductive polymer film as a spacer, impregnating with a monomer after winding, and polymerizing the spacer has been proposed. However, in this method, the conductive polymer film performs the spacer function, but at the interface with the dielectric, the required conductive polymer film is formed from a monomer or polymer solution, and the monomer or high polymer is used. Since a liquid or solution of a molecular solution is used, the complexity of the process is not eliminated.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液体
あるいは溶液を用いることなく、複雑な制御を必要とし
ない装置で、簡単に製造可能な有機固体電解コンデンサ
およびその製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic solid electrolytic capacitor which can be easily manufactured by using an apparatus which does not require complicated control without using a liquid or a solution, and a method of manufacturing the same. It is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】すなわち上記目的は、以
下の構成により達成される。 (1) 表面に誘電体酸化皮膜を有する粗面化金属箔
と、この粗面化金属箔に接触一体化した導電性高分子フ
ィルムを有し、さらにこの導電性高分子層の別の面に陰
電極を有する有機固体電解コンデンサであって、前記粗
面化金属箔と導電性高分子フィルムとが熱圧着されてい
る有機固体電解コンデンサ。 (2) 前記導電性高分子フィルムは、有機酸をドーパ
ントとする有機溶剤可溶性導電性高分子である上記
(1)の有機固体電解コンデンサ。 (3) 前記可溶性導電性高分子は、置換または非置換
のポリアニリン、ポリピロールまたはポリチオフェンで
ある上記(2)の有機固体電解コンデンサ。 (4) 表面に誘電体酸化皮膜を有する粗面化金属箔
に、導電性高分子フィルムを熱圧着し、さらにこの導電
性高分子層の別の面に陰電極を形成する有機固体電解コ
ンデンサの製造方法。 (5) 前記粗面化金属箔に導電性高分子フィルムを、
この導電性高分子フィルムの軟化点以上かつ分解点以下
の温度であって、300kg/cm2 以上の圧力で熱圧着す
る上記(4)の有機固体電解コンデンサの製造方法。
That is, the above object is achieved by the following constitutions. (1) It has a roughened metal foil having a dielectric oxide film on its surface, and a conductive polymer film that is contacted and integrated with the roughened metal foil. An organic solid electrolytic capacitor having a negative electrode, wherein the roughened metal foil and a conductive polymer film are thermocompression bonded. (2) The organic solid electrolytic capacitor according to the above (1), wherein the conductive polymer film is an organic solvent-soluble conductive polymer using an organic acid as a dopant. (3) The organic solid electrolytic capacitor according to the above (2), wherein the soluble conductive polymer is a substituted or unsubstituted polyaniline, polypyrrole or polythiophene. (4) An organic solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer film is thermocompression-bonded to a roughened metal foil having a dielectric oxide film on the surface, and a negative electrode is formed on another surface of the conductive polymer layer. Production method. (5) a conductive polymer film on the roughened metal foil;
(4) The method for producing an organic solid electrolytic capacitor according to the above (4), wherein the conductive polymer film is thermocompressed at a temperature not lower than the softening point and not higher than the decomposition point and at a pressure of 300 kg / cm 2 or more.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の有機固体電解コンデンサ
は、表面に誘電体酸化皮膜を有する粗面化金属箔と、こ
の粗面化金属箔に接して導電性高分子フィルムを有し、
さらにこの導電性高分子フィルムの別の面に陰電極を有
する有機固体電解コンデンサであって、前記粗面化金属
箔と導電性高分子フィルムとが熱圧着されているもので
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The organic solid electrolytic capacitor of the present invention has a roughened metal foil having a dielectric oxide film on the surface, and a conductive polymer film in contact with the roughened metal foil.
An organic solid electrolytic capacitor having a negative electrode on another surface of the conductive polymer film, wherein the roughened metal foil and the conductive polymer film are thermocompression-bonded.

【0015】導電性高分子は、一般に有機溶剤に不溶で
あるために、電解重合法以外の方法ではフイルムとして
得ることは困難とされている。従って、白金等の一定の
面積を有する板状の電極表面に、電解重合により導電性
高分子膜を形成し、これを剥離、洗浄後乾燥して以下の
工程に使用する。この場合、重合に使用されるモノマー
には、好ましくはピロール、アニリン、チオフェン、フ
ラン等、およびこれらの誘導体等が挙げられる。
Since conductive polymers are generally insoluble in organic solvents, it has been considered difficult to obtain a film by a method other than the electrolytic polymerization method. Therefore, a conductive polymer film is formed by electrolytic polymerization on the surface of a plate-like electrode having a certain area, such as platinum, and is peeled off, washed and dried, and used in the following steps. In this case, the monomers used for the polymerization preferably include pyrrole, aniline, thiophene, furan and the like, and derivatives thereof.

【0016】可溶なドーパントには制約があるが、好ま
しくはp−トルエンスルホン酸等のアルキルベンゼンス
ルホン酸、またはそれらの塩や、リン酸等が好ましく使
用できる。また、ナフタレン等を懸濁状態で重合させて
もよい。
Although there are restrictions on the soluble dopant, alkylbenzene sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, or salts thereof, and phosphoric acid are preferably used. Further, naphthalene or the like may be polymerized in a suspended state.

【0017】導電性高分子フィルムの作製方法として
は、有機溶剤溶液からのキャスト法を好ましく挙げるこ
とができる。この場合、有機溶剤に可溶となるように、
モノマーまたは重合方法に工夫が必要である。すなわ
ち、モノマーにアルキル基等の置換基を導入したり、重
合後のモルホロジが溶解性に有効なように重合させるこ
とが必要である。このような例として、例えば、ブチル
基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基等で置換され
たチオフェン、あるいはピロールの重合体、およびこれ
らの共重合体等を好ましく挙げることができる。より好
ましくは、化学重合法で合成したポリアニリン等を溶剤
に溶解し、キャストして成形したフィルム等を挙げるこ
とができる。
As a method for producing the conductive polymer film, a casting method from an organic solvent solution can be preferably mentioned. In this case, so as to be soluble in the organic solvent,
It is necessary to devise a monomer or a polymerization method. That is, it is necessary to introduce a substituent such as an alkyl group into the monomer, or to carry out polymerization so that the morphology after polymerization is effective for solubility. As such an example, for example, a thiophene or pyrrole polymer substituted with a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, or the like, and a copolymer thereof can be preferably exemplified. More preferably, a film formed by dissolving polyaniline or the like synthesized by a chemical polymerization method in a solvent, casting and molding the same, and the like can be given.

【0018】ドーパントの導入は、ドーパントの溶液に
フィルムを浸漬してもよいし、あらかじめドーパントと
ポリアニリン等のモノマーを溶解した液をキャストして
もよく、後者の方が均一な組成のフィルムが得られ易く
好ましい。例えば、好ましいモノマーとしてのポリアニ
リンには3つの異なる酸化状態が知られており、このう
ちエメラルディンポリアニリンが最も導電性が高く、ル
コエメラルディンおよびパーグラニンポリアニリンの導
電性は比較的低い。このため、エメラルディンポリアニ
リンを合成することが好ましい。このような、高導電性
を有する可溶性高分子(ポリアニリン)の合成方法は、
酸化剤を用いて合成する方法(化学重合)等の公知の方
法が採用できる。酸化還元電位が0.6V 以上(対標準
水素電極)である酸化剤を用いることで、重合収率、導
電率などの特性の良好な高分子等を得ることができる。
酸化還元電位が0.6V 未満では、アニリン等のモノマ
ーは重合し難く、また2.5V 以上ではモノマーの分解
を生じることがあり好ましくない。
The introduction of the dopant may be carried out by immersing the film in a solution of the dopant or by casting a liquid in which the dopant and a monomer such as polyaniline are dissolved in advance. It is preferable because it is easily obtained. For example, polyaniline as a preferred monomer is known to have three different oxidation states, of which emeraldine polyaniline has the highest conductivity, while luco emeraldine and pergranine polyaniline have relatively low conductivity. Therefore, it is preferable to synthesize emeraldine polyaniline. Such a method for synthesizing a soluble polymer having high conductivity (polyaniline) is as follows.
Known methods such as a method of synthesizing using an oxidizing agent (chemical polymerization) can be employed. By using an oxidizing agent having an oxidation-reduction potential of 0.6 V or more (relative to a standard hydrogen electrode), it is possible to obtain a polymer having good properties such as polymerization yield and conductivity.
When the oxidation-reduction potential is less than 0.6 V, monomers such as aniline are hardly polymerized, and when it is more than 2.5 V, decomposition of the monomer may occur, which is not preferable.

【0019】使用可能な酸化剤としては、上記酸化還元
電位のものであれば特に限定されるものではないが、好
ましくは第二鉄塩、過硫酸塩、過酸化水素、重クロム酸
塩などが挙げられる。具体的には、第二鉄塩として、過
塩素酸第二鉄塩、過ヨウ素酸第二鉄塩、ホウフッ化第二
鉄塩、ヘキサフルオロリン酸第二鉄塩、硫酸第二鉄塩、
硝酸第二鉄塩、塩化第二鉄塩等が挙げられ、過硫酸塩
は、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カ
リウム等が挙げられ、重クロム酸塩としては、重クロム
酸カリウム、重クロム酸ナトリウム等が好ましく挙げら
れる。なかでも、過塩素酸第二鉄、過ヨウ素酸第二鉄、
ホウフッ化第二鉄、ヘキサフルオロリン酸第二鉄、過硫
酸アンモニウム、過酸化水素が特に良好な結果が得られ
好ましい。使用する酸化剤の量は、酸化剤の種類により
異なるが、通常モノマーに対して、0.1〜5倍モル、
好ましくは0.1〜2倍モル、より好ましくは0.5〜
2倍モルが好ましい。過酸化水素以外の酸化剤の陰イオ
ンあるいは酸化反応後に生成する陰イオンは重合生成物
である高分子に取り込まれるが、後述の方法で取り除く
ことができる。
The oxidizing agent that can be used is not particularly limited as long as it has the above-mentioned oxidation-reduction potential, but preferably includes ferric salt, persulfate, hydrogen peroxide, bichromate and the like. No. Specifically, as the ferric salt, ferric perchlorate, ferric periodate, ferric borofluoride, ferric hexafluorophosphate, ferric sulfate,
Ferric nitrate, ferric chloride, and the like.Persulfates include ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, and the like, and dichromates include potassium dichromate and dichromium. Preferred are sodium acid and the like. Among them, ferric perchlorate, ferric periodate,
Ferric borofluoride, ferric hexafluorophosphate, ammonium persulfate, and hydrogen peroxide are preferred because particularly good results are obtained. The amount of the oxidizing agent to be used varies depending on the type of the oxidizing agent, but is usually 0.1 to 5 moles,
Preferably 0.1 to 2 times, more preferably 0.5 to 2 times.
Twice molar is preferred. Anions of an oxidizing agent other than hydrogen peroxide or anions generated after the oxidation reaction are taken into the polymer which is a polymerization product, and can be removed by a method described later.

【0020】重合には、重合時に安定であり、モノマー
と塩形成して水溶液に溶解させる酸を用いる。このよう
な酸としては、過塩素酸、ホウフッ化水素酸、ヘキサフ
ルオロリン酸、過ヨウ素酸、硫酸、塩酸、硝酸,p−ト
ルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等が好ましく挙げ
られ、特に過塩素酸、ホウフッ化水素酸、ヘキサフルオ
ロリン酸、過ヨウ素酸が好ましい。これらの酸の添加量
は、使用するモノマーの等量以上であればよい。
In the polymerization, an acid which is stable at the time of polymerization, forms a salt with a monomer, and is dissolved in an aqueous solution is used. Preferred examples of such an acid include perchloric acid, borofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, periodic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid and the like. , Hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, and periodic acid are preferred. The addition amount of these acids may be at least the equivalent of the monomers used.

【0021】反応に用いられるモノマーの濃度に特に制
限はなく、通常溶解度以下で行われるが、重合反応の結
果生じた高分子は反応液から析出するために、未反応モ
ノマーは順次反応液中に溶解して行き、過剰に用いても
かまわない。通常は、0.1モル/リットル以上で行え
ばよい。モノマーの純度は特に問題でなく、95%以上
であれば十分である。反応は、モノマーを含む酸性溶
液、またはモノマー塩のスラリーを含む液に、酸化剤を
そのまま、あるいは酸化剤を含む溶液として加えて、攪
拌すればよい。反応温度、反応時間に特に制限はなく、
通常、モノマーを含む溶液の凝固点以上、沸点以下で行
われるが、溶解性の高い分子を得るためには、50℃以
下、好ましくは40℃以下で反応させることが好まし
い。
The concentration of the monomer used in the reaction is not particularly limited, and the reaction is usually carried out at a solubility or lower. It may be dissolved and used in excess. Usually, it may be performed at 0.1 mol / liter or more. The purity of the monomer is not particularly limited, and it is sufficient that the purity is 95% or more. In the reaction, the oxidizing agent may be added to the acidic solution containing the monomer or the solution containing the slurry of the monomer salt as it is or as a solution containing the oxidizing agent, followed by stirring. There are no particular restrictions on the reaction temperature and reaction time,
Usually, the reaction is carried out at a temperature higher than the freezing point of the solution containing the monomer and lower than the boiling point. However, in order to obtain a molecule having high solubility, it is preferable to carry out the reaction at a temperature of 50 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower.

【0022】導電性を得るためのドーピングを行う前
に、前述のように反応時に取り込まれた陰イオンを除く
必要がある。陰イオンを除く方法としては、高分子と反
応しないアルカリ性化合物の溶液で洗浄すればよい。用
いるアルカリとしては、特に限定されるものではない
が、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化
リチウム、アンモニア、ヒドラジン、アルキルアミン等
を挙げることができる。これらを用いた溶液は、高分子
の洗浄後にpH11以上となればよい。このようにして得
られる高分子は、例えば、好ましいポリアニリンでは、
一般に下記の式(I)で示される構造を有する。
Before doping for obtaining conductivity, it is necessary to remove anions incorporated during the reaction as described above. As a method for removing anions, washing may be performed with a solution of an alkaline compound that does not react with the polymer. The alkali used is not particularly limited, but examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, ammonia, hydrazine, and alkylamine. The solution using these may have a pH of 11 or more after washing the polymer. The polymer thus obtained is, for example, a preferred polyaniline,
Generally, it has a structure represented by the following formula (I).

【0023】[0023]

【化1】 Embedded image

【0024】陰イオンを除去した高分子を溶剤中に溶解
させ、ドーパントである有機酸等を混合、反応させた後
にガラス板等の平板上にキャストし、乾燥させてフィル
ムとするか、あるいはガラス板等の平板上にキャスト
し、乾燥させてフィルムとした後、有機酸を溶解させた
液に浸漬させてドーピングを行う。
The polymer from which anions have been removed is dissolved in a solvent, and an organic acid or the like as a dopant is mixed and reacted, and then cast on a flat plate such as a glass plate and dried to form a film, or After casting on a flat plate such as a plate and drying to form a film, the film is immersed in a solution in which an organic acid is dissolved to perform doping.

【0025】高分子の溶媒としては、特に制限されるも
のではないが、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ド、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N
−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イ
ミダゾリジノン等を挙げることができ、なかでも、溶解
性の大きなN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジ
メチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが好ましい。
これらの溶媒は、通常0.2〜20重量%、好ましくは
1〜10重量%用いる。フィルムの厚みは、好ましくは
0.1〜1000μm 、より好ましくは1〜500μm
、特に10〜100μm の範囲が好ましい。フィルム
の厚みを決める際には加熱圧着による厚みの減少を考慮
するとよい。
The solvent for the polymer is not particularly limited. For example, N, N-dimethylformamide,
N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N
-Methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Among them, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl- 2-pyrrolidone,
1,3-dimethyl-2-imidazolidinone is preferred.
These solvents are generally used in an amount of 0.2 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. The thickness of the film is preferably 0.1 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm
In particular, a range of 10 to 100 μm is preferable. When determining the thickness of the film, it is good to consider the decrease in thickness due to heat compression.

【0026】得られた高分子フィルムにドーパントをド
ープする方法としては、有機酸の溶液に、高分子フィル
ムを浸漬等すればよい。十分な導電性が得られ、かつ安
定性の高い酸としては、解離定数pKa が4.8以下のプ
ロトン酸が好ましい。具体的には、過塩素酸、ホウフッ
化水素酸、硫酸、硝酸等の無機酸;酢酸、n−酪酸、ペ
ンタデカフルオロオクタン酸、ペンタフルオロ酢酸、ト
リフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、モノ
フルオロ酢酸、モノブロモ酢酸、モノクロロ酢酸、シア
ノ酢酸、アセチル酢酸、ニトロ酢酸、トリフェニル酢酸
等の脂肪族カルボン酸;安息香酸、m−ブロモ安息香
酸、o−クロロ安息香酸、p−,m−,o−ニトロ安息
香酸、p−,m−,o−ニトロ安息香酸、2,4−ジニ
トロ安息香酸、3,5−ジニトロ安息香酸、ピクリン
酸、トリメチル安息香酸、p−,m−シアノ安息香酸、
チモールブルー、サリチル酸、5−アミノサリチル酸、
o−メトキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸;1,6−
ジニトロ−4−クロロフェノール、2,4−ジニトロフ
ェノール、2,6−ジニトロフェノール、p−オキシ安
息香酸、ブロモフェノールブルー等のフェノール誘導
体;マンデル酸、フタル酸、イソフタル酸、マレイン
酸、フマル酸、マロン酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、コ
ハク酸等のジカルボン酸等の置換カルボン酸;α−アラ
ニン、β−アラニン、グリシン等のアミノ酸;グリコー
ル酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン−N,N’
−二酢酸、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四
酢酸等の多価カルボン酸を挙げることができる。
As a method of doping the obtained polymer film with a dopant, the polymer film may be immersed in a solution of an organic acid. As an acid having sufficient conductivity and high stability, a protonic acid having a dissociation constant pKa of 4.8 or less is preferable. Specifically, inorganic acids such as perchloric acid, borofluoric acid, sulfuric acid, and nitric acid; acetic acid, n-butyric acid, pentadecafluorooctanoic acid, pentafluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, and monofluoroacetic acid Aliphatic carboxylic acids such as acetic acid, monobromoacetic acid, monochloroacetic acid, cyanoacetic acid, acetylacetic acid, nitroacetic acid, and triphenylacetic acid; benzoic acid, m-bromobenzoic acid, o-chlorobenzoic acid, p-, m-, o- Nitrobenzoic acid, p-, m-, o-nitrobenzoic acid, 2,4-dinitrobenzoic acid, 3,5-dinitrobenzoic acid, picric acid, trimethylbenzoic acid, p-, m-cyanobenzoic acid,
Thymol blue, salicylic acid, 5-aminosalicylic acid,
aromatic carboxylic acids such as o-methoxybenzoic acid; 1,6-
Phenol derivatives such as dinitro-4-chlorophenol, 2,4-dinitrophenol, 2,6-dinitrophenol, p-oxybenzoic acid and bromophenol blue; mandelic acid, phthalic acid, isophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, Substituted carboxylic acids such as dicarboxylic acids such as malonic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid and succinic acid; amino acids such as α-alanine, β-alanine and glycine; glycolic acid, thioglycolic acid, ethylenediamine-N, N ′
And polyvalent carboxylic acids such as -diacetic acid and ethylenediamine-N, N, N ', N'-tetraacetic acid.

【0027】また、メタニル酸、スルファニル酸、アリ
ルスルホン酸、ラウリル硫酸、1−プロパンスルホン
酸、1−ブタンスルホン酸、1−ヘキサンスルホン酸、
1−ヘプタンスルホン酸、1−オクタンスルホン酸、1
−ドデカンスルホン酸、3−シクロヘキシルアミノプロ
パンスルホン酸等のアルキルスルホン酸;ベンゼンスル
ホン酸、スチレンスルホン酸、p−トルエンスルホン
酸、エチルベンゼンスルホン酸、プロピルベンゼンスル
ホン酸、ブチルベンゼンスルホン酸、ペンチルベンゼン
スルホン酸、ヘキシルベンゼンスルホン酸、ヘプチルベ
ンゼンスルホン酸、オクチルベンゼンスルホン酸、ノニ
ルベンゼンスルホン酸、デシルベンゼンスルホン酸、ウ
ンデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、オクタデシル
ベンゼンスルホン酸、3,5−ジクロロ−2−ヒドロキ
シベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ジエチル
ベンゼンスルホン酸、ジプロピルベンゼンスルホン酸、
ジブチルベンゼンスルホン酸、トリメチチルベンゼンス
ルホン酸、スチレンスルホン酸等のアルキルベンゼンス
ルホン酸;メチルナフタレンスルホン酸、エチルナフタ
レンスルホン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、ブチ
ルナフタレンスルホン酸、ペンチルナフタレンスルホン
酸、ヘキシルナフタレンスルホン酸、ヘプチルナフタレ
ンスルホン酸、オクチルナフタレンスルホン酸、ノニル
ナフタレンスルホン酸、デシルナフタレンスルホン酸、
ウンデシルナフタレンスルホン酸、ドデシルナフタレン
スルホン酸、ペンタデシルナフタレンスルホン酸、オク
タデシルナフタレンスルホン酸、ジメチルナフタレンス
ルホン酸、ジエチルナフタレンスルホン酸、ジプロピル
ナフタレンスルホン酸、ジイソプロピルナフタレンスル
ホン酸、ジブチルナフタレンスルホン酸、ジペンチルナ
フタレンスルホン酸、ジヘキシルナフタレンスルホン
酸、ジヘプチルナフタレンスルホン酸、ジオクチルナフ
タレンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ト
リメチルナフタレンスルホン酸、トリエチルナフタレン
スルホン酸、トリプロピルナフタレンスルホン酸、トリ
ブチルナフタレンスルホン酸等のアルキルナフタレンス
ルホン酸;さらには、アミノナフト−ルスルホン酸、カ
ンファースルホン酸、アクリルアミド−t−ブチルスル
ホン酸、アントラキノンスルホン酸、イソキノリンスル
ホン酸等、さらには多官能スルホン酸も用いることがで
きる。例えば、エタンジスルホン酸、プロパンジスルホ
ン酸、ブタンジスルホン酸、ペンタンジスルホン酸、ヘ
キサンジスルホン酸、ヘプタンジスルホン酸、オクタン
ジスルホン酸、ノナンジスルホン酸、デカンジスルホン
酸等のアルキルジスルホン酸;ベンゼンジスルホン酸、
トルエンジスルホン酸、エチルベンゼンジスルホン酸、
プロピルベンゼンジスルホン酸、ブチルベンゼンジスル
ホン酸、ジメチルベンゼンジスルホン酸、ジエチルベン
ゼンジスルホン酸、ジプロピルベンゼンジスルホン酸、
ジブチルベンゼンジスルホン酸等のアルキルベンゼンジ
スルホン酸;ナフタレンジスルホン酸およびメチルナフ
タレンジスルホン酸、エチルナフタレンジスルホン酸、
プロピルナフタレンジスルホン酸、ブチルナフタレンジ
スルホン酸、ペンチルナフタレンジスルホン酸、ヘキシ
ルナフタレンジスルホン酸、ヘプチルナフタレンジスル
ホン酸、オクチルナフタレンジスルホン酸、ノニルナフ
タレンジスルホン酸、ジメチルナフタレンジスルホン
酸、ジエチルナフタレンジスルホン酸、ジプロピルナフ
タレンジスルホン酸、ジブチルナフタレンジスルホン
酸、ジヘプチルナフタレンジスルホン酸等のアルキルナ
フタレンジスルホン酸;この他ナフタレントリスルホン
酸、ナフタレンテトラスルホン酸等ナフタレン多価スル
ホン酸;さらには、アントラセンジスルホン酸、アント
ラキノンジスルホン酸、フェナントレンジスルホン酸、
フルオレノンジスルホン酸、カルバゾールジスルホン
酸、ジフェニルメタンジスルホン酸、ビフェニルジスル
ホン酸、ジフェニルサルホンジスルホン酸、ターフェニ
ルジスルホン酸、ターフェニルトリスルホン酸、ナフタ
レンスルホン酸−ホルマリン縮合物、アントラセンスル
ホン酸−ホルマリン縮合物、フルオレンスルホン酸−ホ
ルマリン縮合物、カルバゾールスルホン酸−ホルマリン
縮合物等が挙げられる。
Further, metanilic acid, sulfanilic acid, allylsulfonic acid, lauryl sulfate, 1-propanesulfonic acid, 1-butanesulfonic acid, 1-hexanesulfonic acid,
1-heptanesulfonic acid, 1-octanesulfonic acid, 1
Alkylsulfonic acids such as dodecanesulfonic acid and 3-cyclohexylaminopropanesulfonic acid; benzenesulfonic acid, styrenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, ethylbenzenesulfonic acid, propylbenzenesulfonic acid, butylbenzenesulfonic acid, and pentylbenzenesulfonic acid. , Hexylbenzenesulfonic acid, heptylbenzenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, nonylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, undecylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, pentadecylbenzenesulfonic acid, octadecylbenzenesulfonic acid, 3, 5-dichloro-2-hydroxybenzenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, diethylbenzenesulfonic acid, dipropylbenzenesulfonic acid,
Alkyl benzene sulfonic acids such as dibutyl benzene sulfonic acid, trimethyl benzene sulfonic acid, styrene sulfonic acid; methyl naphthalene sulfonic acid, ethyl naphthalene sulfonic acid, propyl naphthalene sulfonic acid, butyl naphthalene sulfonic acid, pentyl naphthalene sulfonic acid, hexyl naphthalene sulfonic acid , Heptyl naphthalene sulfonic acid, octyl naphthalene sulfonic acid, nonyl naphthalene sulfonic acid, decyl naphthalene sulfonic acid,
Undecylnaphthalenesulfonic acid, dodecylnaphthalenesulfonic acid, pentadecylnaphthalenesulfonic acid, octadecylnaphthalenesulfonic acid, dimethylnaphthalenesulfonic acid, diethylnaphthalenesulfonic acid, dipropylnaphthalenesulfonic acid, diisopropylnaphthalenesulfonic acid, dibutylnaphthalenesulfonic acid, dipentylnaphthalene Alkyl naphthalene sulfones such as sulfonic acid, dihexyl naphthalene sulfonic acid, diheptyl naphthalene sulfonic acid, dioctyl naphthalene sulfonic acid, dinonyl naphthalene sulfonic acid, trimethyl naphthalene sulfonic acid, triethyl naphthalene sulfonic acid, tripropyl naphthalene sulfonic acid, and tributyl naphthalene sulfonic acid. Acids; furthermore, aminonaphtholsulphonic acid, camphorsulfonic acid Acrylamide -t- butyl sulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid, etc. isoquinoline sulfonic acid, and more may be used polyfunctional acid. For example, alkyl disulfonic acids such as ethane disulfonic acid, propane disulfonic acid, butane disulfonic acid, pentane disulfonic acid, hexane disulfonic acid, heptane disulfonic acid, octane disulfonic acid, nonane disulfonic acid, and decane disulfonic acid; benzene disulfonic acid;
Toluene disulfonic acid, ethylbenzene disulfonic acid,
Propylbenzenedisulfonic acid, butylbenzenedisulfonic acid, dimethylbenzenedisulfonic acid, diethylbenzenedisulfonic acid, dipropylbenzenedisulfonic acid,
Alkylbenzene disulfonic acids such as dibutylbenzene disulfonic acid; naphthalenedisulfonic acid and methylnaphthalenedisulfonic acid, ethylnaphthalenedisulfonic acid;
Propylnaphthalenedisulfonic acid, butylnaphthalenedisulfonic acid, pentylnaphthalenedisulfonic acid, hexylnaphthalenedisulfonic acid, heptylnaphthalenedisulfonic acid, octylnaphthalenedisulfonic acid, nonylnaphthalenedisulfonic acid, dimethylnaphthalenedisulfonic acid, diethylnaphthalenedisulfonic acid, dipropylnaphthalenedisulfonic acid Alkylnaphthalenedisulfonic acids such as dibutylnaphthalenedisulfonic acid and diheptylnaphthalenedisulfonic acid; other polyphthalic sulfonic acids such as naphthalenetrisulfonic acid and naphthalenetetrasulfonic acid; and anthracenedisulfonic acid, anthraquinonedisulfonic acid and phenanthylenedisulfonic acid ,
Fluorenone disulfonic acid, carbazole disulfonic acid, diphenylmethane disulfonic acid, biphenyl disulfonic acid, diphenyl sulfone disulfonic acid, terphenyl disulfonic acid, terphenyl trisulfonic acid, naphthalene sulfonic acid-formalin condensate, anthracene sulfonic acid-formalin condensate, fluorene Sulfonic acid-formalin condensate, carbazole sulfonic acid-formalin condensate and the like can be mentioned.

【0028】さらには、モーダントブラウン7、ブリリ
アントブルー FCF、アシド エロー3、アシド エ
ロー23、アシド ブルー74、アシド ブルー92、
リアクティブ ブルー19、リアクティブ ブラック
5,リアクティブ イエロー13、リアクティブ イエ
ロー14、リアクティブ イエロー17等の分散性染料
あるいは反応性染料が使用できる。
Further, Modant Brown 7, Brilliant Blue FCF, Acid Yellow 3, Acid Yellow 23, Acid Blue 74, Acid Blue 92,
Dispersive dyes or reactive dyes such as Reactive Blue 19, Reactive Black 5, Reactive Yellow 13, Reactive Yellow 14, and Reactive Yellow 17 can be used.

【0029】また、本発明で使用される有機酸はポリマ
ーであってもよい。例えばポリスチレンスルホン酸、ポ
リビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸、スルホン化スチ
レン−ブタジエン共重合体、ポリアリルスルホン酸、ポ
リメタリルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2
−メチルプロパンスルホン酸、ポリハロゲン化アクリル
酸、ポリイソプレンスルホン酸、N−スルホアルキル化
ポリアニリン、核スルホン化ポリアニリン等がある。ま
た、ナフィオン(デュポン社登録商標)等のフッ素重合
体もポリマーとして使用できる。
The organic acid used in the present invention may be a polymer. For example, polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polyvinylsulfuric acid, sulfonated styrene-butadiene copolymer, polyallylsulfonic acid, polymethallylsulfonic acid, poly-2-acrylamide-2
-Methylpropanesulfonic acid, polyhalogenated acrylic acid, polyisoprenesulfonic acid, N-sulfoalkylated polyaniline, nucleated sulfonated polyaniline and the like. Further, a fluoropolymer such as Nafion (registered trademark of DuPont) can also be used as the polymer.

【0030】本発明において、高い導電率が得られる有
機酸として、pKa =4.5以下の酸が好ましいが、ポリ
マーのイオン化ポテンシャルが小さければ、pKa =4.
5を超え、電子親和力が小さい酸でもかまわない。例え
ば、電子吸引性置換基であるアルコキシ置換アニリンの
重合体等が挙げられる。具体的には、メトキシアニリ
ン、エトキシアニリン、イソプロポキシアニリン、ブト
キシアニリン、2,4−ジメトキシアニリン、2,5−
ジメトキシアニリン、5−クロロ−2−メトキシアニリ
ン、5−クロロ−2−エトキシアニリン、3−フェノキ
シアニリン、4−フェノキシアニリン等が挙げられる。
特に好ましい酸としては、一般に、ドデシルベンゼンス
ルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホ
ン酸、ナフタレンジスルホン酸や、エタンジスルホン酸
等の多価有機酸が挙げられる。このような有機酸の濃度
は、通常1〜30重量%、特に10〜20重量%の範囲
が好ましく、浸漬時間は、好ましくは1分以上、24時
間以内浸漬する。導電性は浸漬時間に依存し、一般には
長期間浸漬した方が導電性は高くなるが、ポリマーが劣
化する場合もあるので、100時間を超えることは避け
るべきである。
In the present invention, as an organic acid capable of obtaining a high electric conductivity, an acid having a pKa of 4.5 or less is preferable. However, if the ionization potential of the polymer is small, pKa = 4.
An acid exceeding 5 and having a small electron affinity may be used. For example, a polymer of an alkoxy-substituted aniline, which is an electron-withdrawing substituent, may be used. Specifically, methoxyaniline, ethoxyaniline, isopropoxyaniline, butoxyaniline, 2,4-dimethoxyaniline, 2,5-
Examples include dimethoxyaniline, 5-chloro-2-methoxyaniline, 5-chloro-2-ethoxyaniline, 3-phenoxyaniline, 4-phenoxyaniline and the like.
Particularly preferred acids generally include polyvalent organic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, and ethanedisulfonic acid. The concentration of such an organic acid is generally preferably in the range of 1 to 30% by weight, particularly preferably in the range of 10 to 20% by weight, and the immersion time is preferably 1 minute or more and 24 hours or less. The conductivity depends on the immersion time. Generally, the longer the immersion is, the higher the conductivity is. However, the polymer may be deteriorated.

【0031】通常、上記方法では、ドーピングに時間を
要するので、例えば、高分子に上記例示のポリアニリン
を用いる場合、好ましくは下記の式(II)で示される構
造のポリアニリンに還元した後、有機酸アニオンを対イ
オンとする第二鉄塩を用いて酸化することが好ましい。
式(II)の構造を有するポリアニリンを酸化することに
より、上記式(I)で示される構造となり、導電性を示
すこととなる。
In general, the above method requires a long time for doping. For example, when the above-described polyaniline is used as a polymer, it is preferably reduced to a polyaniline having a structure represented by the following formula (II), and then the organic acid is removed. The oxidation is preferably performed using a ferric salt having an anion as a counter ion.
By oxidizing the polyaniline having the structure of the formula (II), the structure becomes the structure represented by the above formula (I) and exhibits conductivity.

【0032】[0032]

【化2】 Embedded image

【0033】還元剤としては、フェニルヒドラジン、ヒ
ドラジン、ヒドラジン水和物、硫酸ヒドラジン、塩酸ヒ
ドラジン等のヒドラジン化合物、水素化リチウムアルミ
ニウム、水素化ホウ素リチウム等の水素化金属化合物等
を用いることができる。特に好ましくは、還元反応後に
残渣を生じない点で、ヒドラジン水和物、フェニルヒド
ラジンが好ましい。
As the reducing agent, hydrazine compounds such as phenylhydrazine, hydrazine, hydrazine hydrate, hydrazine sulfate and hydrazine hydrochloride, and metal hydride compounds such as lithium aluminum hydride and lithium borohydride can be used. Particularly preferably, hydrazine hydrate and phenylhydrazine are preferable in that no residue is generated after the reduction reaction.

【0034】このようにして得られた高分子、好ましく
はイミノ−p−フェニレン構造単位を主たる繰り返し単
位として有するポリアニリンを、所定の溶剤に溶解し、
さらにこの溶液を適当な基材上にキャスト、乾燥させて
高分子フィルムを作製する。次いで、この高分子フィル
ムを、有機酸アニオンを対イオンとする第二鉄塩を溶解
させた溶液(ドープ液)に浸漬させ、酸化処理すること
により高分子フィルムに導電性を付与する。高分子フィ
ルムの導電率としては、10〜100S/cm程度が好まし
い。
The polymer thus obtained, preferably polyaniline having an imino-p-phenylene structural unit as a main repeating unit, is dissolved in a predetermined solvent,
Further, this solution is cast on a suitable substrate and dried to prepare a polymer film. Next, the polymer film is immersed in a solution (dope solution) in which a ferric salt having an organic acid anion as a counter ion is dissolved, and is subjected to an oxidation treatment to impart conductivity to the polymer film. The conductivity of the polymer film is preferably about 10 to 100 S / cm.

【0035】このようなドープ液は、例えば特開平1−
170616号公報に記載されているように、通常、水
酸化第二鉄に過剰の有機酸を反応させることにより得ら
れる。過剰な有機酸を用いることから、このようなドー
プ液は過剰な有機酸アニオンを含有している。上記水酸
化第二鉄は、例えば塩化第二鉄や、硫酸第二鉄の水溶液
をアルカリで中和し、得られた沈殿を洗浄することによ
り得ることができる。
Such a dope solution is disclosed in, for example,
As described in JP 170616, it is usually obtained by reacting ferric hydroxide with an excess of an organic acid. Due to the use of excess organic acid, such a dope contains an excess of organic acid anions. The ferric hydroxide can be obtained, for example, by neutralizing an aqueous solution of ferric chloride or ferric sulfate with an alkali, and washing the resulting precipitate.

【0036】ここで、使用できる有機酸は上記したもの
と同様である。ドープ液中の第二鉄イオンと有機酸のモ
ル比は、ドーピングが進行する限りは限定されないが、
通常、有機酸/第二鉄イオンの等量比で、1〜200で
あり、特に1〜100の範囲が好ましい。
The usable organic acids are the same as those described above. The molar ratio of ferric ion and organic acid in the dope solution is not limited as long as the doping proceeds,
Usually, the equivalent ratio of organic acid / ferric ion is 1 to 200, and particularly preferably 1 to 100.

【0037】以上のようなドーピング処理の後、導電性
高分子フィルムをエタノール、アセトン等の適当な浴剤
を用いて洗浄・乾燥させる。
After the above doping treatment, the conductive polymer film is washed and dried using a suitable bathing agent such as ethanol and acetone.

【0038】本発明における導電性高分子フィルムは、
上記で例示したポリアニリンに限定されず、溶媒可溶な
導電性ポリマーであれば同様に使用できる。たとえば、
ポリブチルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ
オクチルチオフェン、ポリドデシルチオフェン等のポリ
アルキルチオフェンおよびこれらの共重合体、ポリブチ
ルピロール、ポリヘキシルピロール、ドデシルピロール
などのポリアルキルピロールおよびこれらの共重合体な
どがある。また、比較的長鎖のアルキル基で置換された
有機酸をドープして可溶化したものを用いてもよい。
The conductive polymer film according to the present invention comprises:
The conductive polymer is not limited to the polyaniline exemplified above, and any solvent-soluble conductive polymer can be used. For example,
Polyalkylthiophenes such as polybutylthiophene, polyhexylthiophene, polyoctylthiophene, polydodecylthiophene and copolymers thereof, and polyalkylpyrroles such as polybutylpyrrole, polyhexylpyrrole, dodecylpyrrole and copolymers thereof, etc. is there. Alternatively, a solubilized organic acid substituted with an organic acid substituted with a relatively long-chain alkyl group may be used.

【0039】本発明に使用可能な誘電体としては、好ま
しくはアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジル
コニウム、マグネシウム、ケイ素などの弁作用を有する
金属の酸化物を挙げることができる。その形態として
は、高純度金属箔をエッチング処理した物が好ましい。
したがって、エッチドアルミニウム箔を表面酸化したも
のが最も好ましい。エッチング方法は公知の技術により
行えばよく、一般に化学エッチングあるいは電気化学エ
ッチング法を用いることができる。アルミニウムの場合
はAl箔を脱脂、表面皮膜の溶解など前処理後に塩酸を
主とする電解液中で電解することによって、多孔質と
し、表面積を飛躍的に増大させる。エッチング終了後、
超音波洗浄によって付着したCl−および紛状Alを取
り除く。次いで、アノード酸化により誘電体皮膜を形成
させる。アノード酸化は、ホウ酸−ホウ酸アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウムなど
の中性電解質の溶液を用いて定格電圧の130%〜20
0%の電圧を与えて行う。アノード酸化の前にAl箔を
沸騰水中に浸漬して、擬ベーマイト皮膜[Al23 ・x
2O(x=2.0〜2.7)]を形成させると、バリヤ
ー皮膜生成の効率がよく、またモレ電流が少なくなる。
As the dielectric usable in the present invention, oxides of metals having a valve action, such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, zirconium, magnesium and silicon, can be preferably mentioned. As the form, a product obtained by etching a high-purity metal foil is preferable.
Therefore, it is most preferable that the surface of the etched aluminum foil is oxidized. The etching may be performed by a known technique, and generally, chemical etching or electrochemical etching can be used. In the case of aluminum, the aluminum foil is made porous by pre-treatment such as degreasing and dissolving of the surface film in an electrolytic solution mainly containing hydrochloric acid, thereby dramatically increasing the surface area. After etching,
The adhered Cl- and powdery Al are removed by ultrasonic cleaning. Next, a dielectric film is formed by anodic oxidation. The anodic oxidation is performed by using a solution of a neutral electrolyte such as boric acid-ammonium borate, ammonium phosphate, ammonium adipate, at 130% to 20% of the rated voltage.
This is performed by applying a voltage of 0%. Before the anodic oxidation, the Al foil is immersed in boiling water to form a pseudo boehmite film [Al 2 O 3 .x
When H 2 O (x = 2.0 to 2.7)] is formed, the efficiency of forming a barrier film is high and the leakage current is small.

【0040】あるいは、Ni箔のように堅くて丈夫な薄
膜をエッチングした面に、アルミニウム等をメッキし、
酸化することで誘電体膜としてもよい。この方法によれ
ば、加熱、圧着時に微細孔壁面が傷つく危険性が小さく
なり、歩留まりが向上する。表面酸化膜の厚さは、通常
0.03〜0.1μm 程度であり、表面の微細孔は通常
5〜300μF/cm2 程度、好ましくは10〜200μ
F/cm2 程度である。
Alternatively, aluminum or the like is plated on a surface on which a hard and durable thin film such as Ni foil is etched,
The dielectric film may be formed by oxidation. According to this method, the risk of damage to the wall surface of the fine hole during heating and pressing is reduced, and the yield is improved. The thickness of the surface oxide film is usually about 0.03 to 0.1 μm, and the fine pores on the surface are usually about 5 to 300 μF / cm 2 , preferably 10 to 200 μm.
It is about F / cm 2 .

【0041】このようにして作製された薄膜の金属側に
リード線をスポット溶接などにより取り付けた後、金属
箔の誘電体膜側に導電性高分子フィルムとを積層し、導
電性高分子フィルムの軟化点以上かつ分解点以下の温
度、好ましくは100℃〜200℃、特に130℃〜1
80℃に加温しながら、300kg/cm2 以上の圧力、好
ましくは300kg/cm2 〜800kg/cm2 、特に500
kg/cm2 〜700kg/cm2 の圧力をかけて、好ましくは
10分〜2時間、特に30分〜60分加熱圧着する。冷
却は圧力解放後に行うよりも、加圧中に徐冷した方が好
ましい。また、急激に加熱圧着せずにゆっくりと加熱し
ながら、圧力を加えることが好ましい。このようにする
ことによって、微細な空間に導電性ポリマが入り込み、
確実に充填される。また、密度が高まり導電性がより高
まる。
After a lead wire is attached to the metal side of the thin film thus manufactured by spot welding or the like, a conductive polymer film is laminated on the dielectric film side of the metal foil, and the conductive polymer film is A temperature above the softening point and below the decomposition point, preferably 100 ° C to 200 ° C, particularly 130 ° C to 1 ° C.
While heating to 80 ° C., a pressure of 300 kg / cm 2 or more, preferably 300 kg / cm 2 to 800 kg / cm 2 , especially 500 kg / cm 2
by applying a pressure of kg / cm 2 ~700kg / cm 2 , preferably 10 minutes to 2 hours, thermocompression bonding, especially 30 to 60 minutes. Cooling is preferably performed gradually during pressurization, rather than after cooling. In addition, it is preferable to apply pressure while heating slowly without heating and pressing rapidly. By doing so, the conductive polymer enters the minute space,
Filled securely. Further, the density is increased, and the conductivity is further increased.

【0042】このような方法は、例えば、米国特許第4
426633号、特公平5−9921号公報に記載され
ているように、低抵抗のポリマPTCの電極となる金属
箔を接着する際に利用されている。すなわち、ポリエチ
レン、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックのよう
な導電性フィラーを混合したPTC素体とエッチングな
どにより粗面化したNi箔を積層、加熱圧着している。
この場合は、誘電体層はなく、導電性が要求されている
が、きわめて小さい抵抗値が得られる。顕微鏡での観察
によれば、電極箔の微細空間にPTC素体が完全に充填
されている。この例では、導電性をえることが目的であ
り、本発明の目的、材料系とは異なる。導電性ポリマフ
ィルムにはカーボンペースト、ついで銀ペーストを塗布
し、電極を取り出す。次いで、全体を樹脂封止してもよ
い。
Such a method is described, for example, in US Pat.
As described in U.S. Pat. No. 426,633 and Japanese Patent Publication No. 5-9921, it is used for bonding a metal foil to be an electrode of a low-resistance polymer PTC. That is, a PTC body in which a conductive filler such as polyethylene, polyvinylidene fluoride and carbon black is mixed, and a Ni foil roughened by etching or the like are laminated and heat-pressed.
In this case, there is no dielectric layer and conductivity is required, but an extremely small resistance value can be obtained. According to observation with a microscope, the fine space of the electrode foil is completely filled with the PTC element body. In this example, the purpose is to obtain conductivity, which is different from the object and material system of the present invention. A carbon paste and then a silver paste are applied to the conductive polymer film, and the electrode is taken out. Next, the whole may be resin-sealed.

【0043】あるいは、陰極となる銅等の金属箔の両面
にカーボンペーストを塗布し、この両側に陽極となる誘
電体膜を有するAl箔等を積層して、加熱圧着してもよ
い。両側をエッチング、酸化誘電体膜を形成したAl箔
を中心にして陽極とし、両側に導電性ポリマ、カーボン
ペースト、銀ペーストあるいは金属箔をこの順に積層し
て、加熱圧着してもよいが、熱プレスからの熱の伝わり
を考慮すると、プレス側に誘電体膜が存在する前者の方
が好ましい。
Alternatively, a carbon paste may be applied to both surfaces of a metal foil such as copper serving as a cathode, and an aluminum foil having a dielectric film serving as an anode may be laminated on both sides of the paste, followed by thermocompression bonding. Both sides may be etched and an anode may be formed around an Al foil on which an oxidized dielectric film is formed. A conductive polymer, a carbon paste, a silver paste or a metal foil may be laminated in this order on both sides, and then heat-pressed. Considering the transfer of heat from the press, the former in which a dielectric film exists on the press side is preferable.

【0044】さらに、同様の構造を繰り返して積層構造
とすることで、全容量を増加させることがきわめて容易
に可能となる。
Further, by repeating the same structure to form a laminated structure, it is very easy to increase the total capacity.

【0045】次に、本発明の有機固体電解コンデンサの
具体的構成例について、図を参照しつつ説明する。図
1、2は本発明の固体電解質コンデンサの具体的な構成
例を示す概略断面図である。
Next, a specific configuration example of the organic solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing a specific configuration example of the solid electrolyte capacitor of the present invention.

【0046】例えば、図1に示すように、好ましくは膜
厚50〜800μm の弁作用を有する金属箔2にエッチ
ングにより微細孔を形成し、さらに酸化被膜3を形成す
る。さらに水洗、有機溶媒等で洗浄後、乾燥させる。次
いで、銅箔等の陰極構成金属5の両面にカーボンペース
ト4を塗布した陰極を、導電性高分子フィルム1で挟
み、その外側に陽極となる前記弁作用を有する金属箔2
の酸化皮膜3側を重ねて、上記加熱・加圧条件下、加
熱、圧着する。
For example, as shown in FIG. 1, fine holes are formed by etching in a metal foil 2 preferably having a thickness of 50 to 800 μm and having a valve action, and an oxide film 3 is further formed. Further, after washing with water, an organic solvent or the like, it is dried. Next, a cathode having a carbon paste 4 applied to both surfaces of a cathode constituting metal 5 such as a copper foil is sandwiched between conductive polymer films 1, and the metal foil 2 having the above-mentioned valve action serving as an anode is provided outside the cathode.
The oxide film 3 side is overlaid and heated and pressed under the above-mentioned heating and pressing conditions.

【0047】これを所定の大きさに切断し、図2に示す
ように外側の弁作用を有する金属箔2に外部電極6接続
して陽極とし、中央の陰極構成金属5の端部5aを陰極
の取り出し電極として前記外部電極6と共にリード線等
を接続し、必要により樹脂・金属ケース等に封入してコ
ンデンサとする。
This is cut into a predetermined size, and as shown in FIG. 2, an external electrode 6 is connected to the outer metal foil 2 having a valve action to form an anode, and the end 5a of the central metal 5 constituting the cathode is used as a cathode. A lead wire or the like is connected together with the external electrode 6 as a take-out electrode, and if necessary, sealed in a resin or metal case to form a capacitor.

【0048】本発明の有機固体電解コンデンサは、パソ
コン、携帯電話、ビデオ、デジタルカメラ等、大容量で
低ESRの要求される電子機器の電源バイパス用コンデ
ンサ等として、幅広い用途に使用される。
The organic solid electrolytic capacitor of the present invention is used for a wide range of applications as a power supply bypass capacitor for electronic equipment requiring a large capacity and a low ESR, such as a personal computer, a mobile phone, a video camera, and a digital camera.

【0049】[0049]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。ポ
リアニリンおよびポリアニリン組成物は、Y.CAO,A.ANDE
RETTA,A.J.HEEGER,POLYMER,30(1989)2305、特開平6−
508390号公報、および特開平7−331067号
公報に基づいて合成した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments. Polyaniline and polyaniline compositions are available from Y.CAO, A.ANDE
RETTA, AJHEEGER, POLYMER, 30 (1989) 2305;
Synthesis was performed based on JP-A-508390 and JP-A-7-331067.

【0050】<キノンジイミン・フェニレンジアミン型
導電性ポリアニリンの製造>攪拌装置、温度計、直管ア
ダプタを備えた1リットルの3口フラスコに蒸留水60
0g 、35%塩酸50mlおよびアニリン40g (0.4
3モル)を順に入れてアニリンを溶解させた。別に、氷
冷しながら、蒸留水149.3g に97%濃硫酸43.
4g (0.43モル)を加えて、硫酸水溶液を調製し
た。この硫酸水溶液を上記セパラブル・フラスコに加
え、フラスコ全体を−4℃まで冷却した。次に、蒸留水
220g にペルオキソ二硫酸アンモニウム98g (0.
43モル)を加え、溶解させて酸化剤水溶液を調製し
た。
<Production of quinone diimine / phenylenediamine type conductive polyaniline> Distilled water 60 was placed in a 1-liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a straight tube adapter.
0 g, 50 ml of 35% hydrochloric acid and 40 g of aniline (0.4 g).
3 mol) were added in order to dissolve the aniline. Separately, 97% concentrated sulfuric acid was added to 149.3 g of distilled water while cooling with ice.
4 g (0.43 mol) was added to prepare an aqueous sulfuric acid solution. This aqueous sulfuric acid solution was added to the separable flask, and the entire flask was cooled to −4 ° C. Next, 98 g of ammonium peroxodisulfate (0.2 g of distilled water) was added to 220 g of distilled water.
43 mol) and dissolved to prepare an oxidizing agent aqueous solution.

【0051】フラスコ全体を恒温槽を用いて、反応温度
を−3℃以下に保持、攪拌しながら、アニリンの酸性水
溶液に上記ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液をゆっ
くり(1ml/分以下)滴下した。最初、無色透明な溶液
は、次第に緑青色から黒緑色となり、やがて黒緑色の粉
末が析出してきた。
The above-mentioned aqueous solution of ammonium peroxodisulfate was slowly (1 ml / min or less) added dropwise to an acidic aqueous solution of aniline while stirring and stirring the entire flask in a thermostat at a reaction temperature of -3 ° C. or lower. Initially, the colorless and transparent solution gradually turned from green-blue to black-green, and a black-green powder eventually precipitated.

【0052】この粉末析出時の反応は、発熱するが、高
分子量重合体を得るためには、反応温度を0℃以下、好
ましくは−3℃以下に抑える必要がある。粉末析出後
は、ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を
10倍程度速めても構わないが、反応温度は−3℃以下
に保つように調整することが必要である。約7時間をか
けて、ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液の滴下を終
了した後、更に1時間、−3℃以下の温度で攪拌した。
The reaction during the precipitation of the powder generates heat. However, in order to obtain a high molecular weight polymer, the reaction temperature must be kept at 0 ° C. or lower, preferably -3 ° C. or lower. After powder deposition, the dropping rate of the aqueous solution of ammonium peroxodisulfate may be increased by about 10 times, but it is necessary to adjust the reaction temperature so as to keep it at -3 ° C or lower. After the dropping of the aqueous solution of ammonium peroxodisulfate was completed over about 7 hours, the mixture was further stirred at a temperature of −3 ° C. or lower for 1 hour.

【0053】得られた重合体を濾別し、水洗、アセトン
洗浄後、50℃にて減圧乾燥した。黒緑色のキノンジイ
ミン・フェニレンジアミン型導電性ポリアニリン43g
を得た。これを直径13mm、厚さ0.7mmに加圧成形し
て導電率を測定したところ、14 S/cmであった。
The obtained polymer was separated by filtration, washed with water and acetone, and dried at 50 ° C. under reduced pressure. Black-green quinone diimine / phenylenediamine type conductive polyaniline 43g
I got This was press-formed to a diameter of 13 mm and a thickness of 0.7 mm, and the conductivity was measured. As a result, it was 14 S / cm.

【0054】<脱ドーピングによるキノンジイミン・フ
ェニレンジアミン型溶剤可溶型ポリアニリンの製造>上
記ドープされている導電性ポリアニリン粉末35g を2
Nアンモニア水400ml中に加え、冷却しながらホモジ
ナイザーにて5000 rpm、5時間攪拌した。混合物
は、黒緑色から青紫色に変化した。
<Production of quinone diimine / phenylenediamine type solvent-soluble polyaniline by undoping> 35 g of the above-mentioned doped conductive polyaniline powder was mixed with 2 g of
The mixture was added to 400 ml of N ammonia water and stirred at 5,000 rpm for 5 hours with a homogenizer while cooling. The mixture turned from black green to bluish purple.

【0055】桐山ロートにて粉末を濾取し、次いでビー
カー中で攪拌しながら、蒸留水にて濾液が中性になるま
で洗浄した。さらに、濾液が無色になるまでアセトンで
洗浄した。この粉末を50℃で2時間減圧乾燥して、黒
褐色の脱ドーピングした溶剤可溶キノンジイミン・フェ
ニレンジアミン型ポリアニリン粉末28g を得た。この
ポリアニリンはN−メチル−2−ピロリドンに可溶であ
り、溶解度は8g /100g (7.4%)である。
The powder was collected by filtration using a Kiriyama funnel, and then washed with distilled water until the filtrate became neutral while stirring in a beaker. Further, the filtrate was washed with acetone until it became colorless. The powder was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 2 hours to obtain 28 g of a black-brown undoped solvent-soluble quinonediimine / phenylenediamine type polyaniline powder. This polyaniline is soluble in N-methyl-2-pyrrolidone and has a solubility of 8 g / 100 g (7.4%).

【0056】<導電性フィルムの作製:作製例1>上記
ポリアニリン0.5g とドデシルベンゼンスルホン酸
1.8g を窒素雰囲気中でよく混合した後、キシレン2
5g に懸濁し、超音波洗浄器で48時間攪拌した後、遠
心分離器で不溶物を沈殿させ、デカンテーションで除去
した。得られたキシレン溶液をポリエステルフィルム上
に塗布し、120℃で1時間乾燥し、フィルムを得た
後、アセトンで洗浄し、乾燥させた。このフィルムをデ
ジタル・マルチメータで測定した導電率は80S /cmで
あった。
<Preparation of Conductive Film: Preparation Example 1> 0.5 g of the above polyaniline and 1.8 g of dodecylbenzenesulfonic acid were mixed well in a nitrogen atmosphere, and then xylene 2
After suspending the suspension in 5 g and stirring with an ultrasonic cleaner for 48 hours, insoluble matters were precipitated by a centrifuge and removed by decantation. The obtained xylene solution was applied on a polyester film and dried at 120 ° C. for 1 hour. After obtaining a film, the film was washed with acetone and dried. The conductivity of the film measured by a digital multimeter was 80 S / cm.

【0057】<導電性フィルムの作製:作製例2>ポリ
ビニルスルホン酸ナトリウム25%水溶液をイオン交換
樹脂を用いて酸型とした水溶液を、濃縮固化させた。別
に、硫酸第二鉄の水和物1.47g を蒸留水50g に加
熱溶解して、赤褐色透明な溶液を得た。攪拌しながらこ
れに、5N水酸化ナトリウム水溶液3.15g を添加し
て、コロイド状の水酸化鉄を得た。遠心分離した後、デ
カンテーションで上澄み液を棄て、次いで蒸留水を加え
て攪拌洗浄した。廃液が200mlになるまで繰り返し
た。
<Preparation of Conductive Film: Preparation Example 2> An aqueous solution in which a 25% aqueous solution of sodium polyvinyl sulfonate was converted to an acid form using an ion exchange resin was concentrated and solidified. Separately, 1.47 g of ferric sulfate hydrate was dissolved by heating in 50 g of distilled water to obtain a reddish brown transparent solution. While stirring, 3.15 g of a 5N aqueous sodium hydroxide solution was added to obtain colloidal iron hydroxide. After centrifugation, the supernatant was discarded by decantation, and then distilled water was added to wash with stirring. This was repeated until the waste liquid reached 200 ml.

【0058】このようにして得られた水酸化鉄コロイド
溶液中に前記ポリビニルスルホン酸2.2g を加えた。
発熱と共にコロイドが溶解して、透明赤褐色溶液を得
た。これに全量が11g になるまで蒸留水を添加して、
ポリビニルスルホン酸第二鉄水溶液(ドープ液)を調製
した。
2.2 g of the polyvinyl sulfonic acid was added to the iron hydroxide colloid solution thus obtained.
The colloid dissolved with the exotherm to give a clear reddish brown solution. Add distilled water to this until the total amount becomes 11 g,
An aqueous solution of ferric polyvinyl sulfonate (dope solution) was prepared.

【0059】N−メチル−2−ピロリドン90g にフェ
ニルヒドラジン1.49g を溶解させ、次いで前記溶剤
可溶キノンジイミン・フェニレンジアミン型ポリアニリ
ン10g を溶解させた。溶液は、濃青色から黒褐色に変
色し、同時に窒素ガス発生が認められる。この、溶液を
減圧濾過後、ガラス板上にキャスティングし、120
℃、1時間乾燥させて、膜厚20〜45μm のポリアニ
リンフィルムを作製した。このフィルムを前記ドープ液
に1時間浸漬して、50℃1時間乾燥させた。フィルム
の導電率は43S/cmであった。
1.90 g of phenylhydrazine was dissolved in 90 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and then 10 g of the solvent-soluble quinonediimine / phenylenediamine type polyaniline was dissolved. The solution changes color from dark blue to dark brown, and at the same time, generation of nitrogen gas is observed. After the solution was filtered under reduced pressure, it was cast on a glass plate,
C. for 1 hour to produce a polyaniline film having a thickness of 20 to 45 .mu.m. This film was immersed in the dope solution for one hour and dried at 50 ° C. for one hour. The conductivity of the film was 43 S / cm.

【0060】<導電性フィルムの作製:作製例3>溶剤
可溶キノンジイミン・フェニレンジアミン型ポリアニリ
ン0.5g とカンファースルホン酸0.65g を窒素雰
囲気中でよく混合した、m−クレゾール10.4g を加
え、超音波洗浄機で48時間処理した後、遠心分離器で
不溶物を分離し、デカンテーションで除去した。得られ
た溶液をガラス板上にキャストし、150℃で1時間乾
燥して導電性フィルムを得た。導電率は180S /cmで
あった。 <導電性フィルムの作製:作製例4>溶剤可溶キノンジ
イミン・フェニレンジアミン型ポリアニリン0.5g と
ドデシルベンゼンスルホン酸0.9g および3−ペンタ
デシルフェノール1.05gとを窒素雰囲気中でよく混
合した。この混合物をキシレン12.6g に加え、超音
波洗浄機で48時間攪拌した後、遠心分離器で不溶物を
分離し、デカンテーションで除去した。得られた溶液を
ガラス板上にキャストし、120℃で1時間乾燥してフ
ィルムを得た。フィルムをアセトンで洗浄して、3−ペ
ンタデシルフェノールを除去して、目的の導電性ポリア
ニリンフィルムを得た。フィルムの導電率は50S/cm
であった。
<Preparation of Conductive Film: Preparation Example 3> 10.4 g of m-cresol, in which 0.5 g of solvent-soluble quinone diimine / phenylenediamine type polyaniline and 0.65 g of camphorsulfonic acid were well mixed in a nitrogen atmosphere, was added. After treating with an ultrasonic cleaner for 48 hours, insolubles were separated by a centrifuge and removed by decantation. The obtained solution was cast on a glass plate and dried at 150 ° C. for 1 hour to obtain a conductive film. The conductivity was 180 S / cm. <Preparation of Conductive Film: Preparation Example 4> 0.5 g of solvent-soluble quinone diimine / phenylenediamine type polyaniline, 0.9 g of dodecylbenzenesulfonic acid and 1.05 g of 3-pentadecylphenol were mixed well in a nitrogen atmosphere. This mixture was added to 12.6 g of xylene, and the mixture was stirred for 48 hours with an ultrasonic washer. Then, insolubles were separated by a centrifugal separator and removed by decantation. The obtained solution was cast on a glass plate and dried at 120 ° C. for 1 hour to obtain a film. The film was washed with acetone to remove 3-pentadecylphenol to obtain a desired conductive polyaniline film. The conductivity of the film is 50 S / cm
Met.

【0061】<固体電解コンデンサの作製> 〔実施例1〕図1に示すように、エッチングにより微細
孔(25μF/cm2 )を形成した膜厚70μm のアルミニ
ウム箔2を、10重量%アジピン酸アンモニウム水溶液
中で60℃、40V で化成、酸化皮膜3を形成し、水
洗、アセトン洗浄後乾燥させた。酸化被膜の膜厚は、
0.052μm であった。作製例1で作製した導電性高
分子フィルム1を2枚で、銅箔5の両面にカーボンペー
スト4を塗布した陰極を挟み、その外側に陽極となるア
ルミニウム箔2の酸化皮膜3側を重ねて、150℃、7
00kg/cm2 で20分間加熱、圧着した。
<Preparation of Solid Electrolytic Capacitor> Example 1 As shown in FIG. 1, a 70 μm-thick aluminum foil 2 having fine holes (25 μF / cm 2 ) formed by etching was treated with 10% by weight of ammonium adipate. The oxide film 3 was formed in an aqueous solution at 60 ° C. and 40 V, washed with water, washed with acetone, and dried. The thickness of the oxide film is
It was 0.052 μm. Two conductive polymer films 1 prepared in Preparation Example 1 were sandwiched by a cathode coated with a carbon paste 4 on both surfaces of a copper foil 5, and an oxide film 3 side of an aluminum foil 2 serving as an anode was overlapped on the outside thereof. , 150 ° C, 7
Heating and crimping were performed at 00 kg / cm 2 for 20 minutes.

【0062】これを10mm×10mmに切断し、図2に示
すように外側の両アルミニウム箔2に外部電極6接続し
て陽極とし、中央の銅箔5を陰極5aとするコンデンサ
No.1とした。得られたコンデンサの周波数特性を測定
しその結果を図3に示す。
This is cut into 10 mm × 10 mm, and external electrodes 6 are connected to both outer aluminum foils 2 as an anode and a copper foil 5 in the center is used as a cathode 5a as shown in FIG.
No. 1. The frequency characteristics of the obtained capacitor were measured, and the results are shown in FIG.

【0063】〔実施例2〕作製例2で作製した導電性高
分子フィルムを使用し、その他は実施例1と同様にして
コンデンサNo. 2を作製した。
Example 2 A capacitor No. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer film produced in Production Example 2 was used.

【0064】〔実施例3〕作製例3で作製した導電性高
分子フィルムを使用し、その他は実施例1と同様にして
コンデンサNo. 3を作製した。
Example 3 A capacitor No. 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer film produced in Production Example 3 was used.

【0065】〔実施例4〕作製例4で作製した導電性高
分子フィルムを使用し、その他は実施例1と同様にして
コンデンサNo. 4を作製した。
Example 4 A capacitor No. 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer film produced in Production Example 4 was used.

【0066】〔実施例5〕両面からエッチングしたアル
ミニウム箔に実施例1と同様の条件で陽極酸化して、誘
電体膜を形成した。この両面に作製例1で作製した導電
性高分子フィルムを置き、その外側には導電性カーボン
ペーストを塗布した銅箔を重ねて、130℃、700kg
/cm2 の圧力で20分間圧着した。これを、10mm×1
0mmに切断してコンデンサNo. 5を作製した。
Example 5 Anodized aluminum foil was etched from both sides under the same conditions as in Example 1 to form a dielectric film. The conductive polymer film prepared in Preparation Example 1 was placed on both sides thereof, and a copper foil coated with a conductive carbon paste was placed on the outside of the conductive polymer film.
/ Cm 2 for 20 minutes. This is 10mm x 1
The capacitor was cut to 0 mm to produce a capacitor No. 5.

【0067】〔実施例6〕作製例2で作製した導電性高
分子フィルムを使用し、その他は実施例5と同様にして
コンデンサNo. 6を作製した。また、得られたコンデン
サの周波数特性を測定し、その結果を図3に示す。
Example 6 A capacitor No. 6 was produced in the same manner as in Example 5, except that the conductive polymer film produced in Production Example 2 was used. The frequency characteristics of the obtained capacitor were measured, and the results are shown in FIG.

【0068】〔実施例7〕作製例3で作製した導電性高
分子フィルムを使用し、その他は実施例5と同様にして
コンデンサNo. 7を作製した。
Example 7 A capacitor No. 7 was produced in the same manner as in Example 5 except that the conductive polymer film produced in Production Example 3 was used.

【0069】〔比較例1〕実施例1で使用した、誘電体
付きアルミニウム箔(10mm×10mm)にリード線をス
ポット溶接し、作製例1におけるポリアニリンおよびド
ーパント溶液に5分間浸漬し、乾燥後アセトンで2回洗
浄した。これを3回繰り返して電解質膜とした。この上
に、導電性カーボンペースト、銀ペーストの順に塗布
し、銀ペーストを用いてリード線を取り出して、コンデ
ンサNo. 8とした。
Comparative Example 1 A lead wire was spot-welded to the aluminum foil with a dielectric (10 mm × 10 mm) used in Example 1, immersed in the polyaniline and the dopant solution in Preparation Example 5 for 5 minutes, dried, and acetone And washed twice. This was repeated three times to obtain an electrolyte membrane. A conductive carbon paste and a silver paste were applied in this order, and a lead wire was taken out using the silver paste to obtain a capacitor No. 8.

【0070】〔比較例2〕比較例1と同じアルミニウム
箔を、溶剤可溶キノンジイミン・フェニレンジアミン型
ポリアニリンのN−メチル−2ピロリドン溶液に5分間
浸漬した。乾燥後さらに2回浸漬、乾燥を繰り返した。
最後にアセトンにて、3回洗浄後乾燥した。さらに、実
施例2のドープ液に1時間浸漬後、アセトン洗浄して、
乾燥させコンデンサNo. 9とした。
Comparative Example 2 The same aluminum foil as in Comparative Example 1 was immersed in a solution of a solvent-soluble quinone diimine / phenylenediamine type polyaniline in N-methyl-2-pyrrolidone for 5 minutes. After drying, immersion and drying were repeated two more times.
Finally, it was washed with acetone three times and dried. Furthermore, after being immersed in the dope solution of Example 2 for 1 hour, acetone washing was performed.
This was dried to obtain a capacitor No. 9.

【0071】以上のコンデンサの初期容量、初期tan
δ、等価直列抵抗ESR、漏れ電流、および105℃保
存後における安定性試験の結果を表1に示す。
The initial capacity and initial tan of the above capacitor
Table 1 shows δ, equivalent series resistance ESR, leakage current, and results of a stability test after storage at 105 ° C.

【0072】[0072]

【表1】 [Table 1]

【0073】[0073]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の電
解重合法および低温での化学重合法、浸漬法と同等、ま
たはそれ以上の均一な導電性高分子フィルムが得られ、
また、コンデンサ作製工程に溶液を使用しないため、き
わめて簡単な工程で、かつ均一な特性のコンデンサを得
ることができる。
As described above, according to the present invention, a uniform conductive polymer film equivalent to or more than the conventional electrolytic polymerization method, low-temperature chemical polymerization method, and dipping method can be obtained.
In addition, since no solution is used in the capacitor manufacturing process, a capacitor having uniform characteristics can be obtained with a very simple process.

【0074】また、ドーピングが均一で、かつ余分な残
留ドーパントもなく、信頼性に優れ、加熱・圧着により
抵抗値(ESR)も十分に低く、周波数特性も優れてい
るコンデンサを提供できる。
Further, it is possible to provide a capacitor which is uniform in doping, has no extra residual dopant, is excellent in reliability, has a sufficiently low resistance value (ESR) by heating and crimping, and has excellent frequency characteristics.

【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構成例を示す断
面概略図で、熱圧着前の状態を示した図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration example of a solid electrolytic capacitor of the present invention, showing a state before thermocompression bonding.

【図2】本発明の固体電解コンデンサの構成例を示す断
面概略図で、熱圧着後、外部電極を装着した状態を示し
た図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a solid electrolytic capacitor of the present invention, showing a state where external electrodes are attached after thermocompression bonding.

【図3】本発明サンプル1と3のインピーダンス−周波
数特性を示した図である。 1 導電性高分子フィルム 2 弁作用を有する金属箔(アルミニウム箔) 3 誘電体膜 4 導電性カーボンペースト層 5 陰極構成金属(銅箔) 6 外部電極
FIG. 3 is a diagram showing impedance-frequency characteristics of samples 1 and 3 of the present invention. Reference Signs List 1 conductive polymer film 2 metal foil having valve action (aluminum foil) 3 dielectric film 4 conductive carbon paste layer 5 cathode constituent metal (copper foil) 6 external electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に誘電体酸化皮膜を有する粗面化金
属箔と、この粗面化金属箔に接触一体化した導電性高分
子フィルムを有し、さらにこの導電性高分子層の別の面
に陰電極を有する有機固体電解コンデンサであって、 前記粗面化金属箔と導電性高分子フィルムとが熱圧着さ
れている有機固体電解コンデンサ。
1. A roughened metal foil having a dielectric oxide film on the surface, a conductive polymer film contacted and integrated with the roughened metal foil, and another conductive polymer layer An organic solid electrolytic capacitor having a negative electrode on its surface, wherein the roughened metal foil and a conductive polymer film are thermocompression bonded.
【請求項2】 前記導電性高分子フィルムは、有機酸を
ドーパントとする有機溶剤可溶性導電性高分子である請
求項1の有機固体電解コンデンサ。
2. The organic solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer film is an organic solvent-soluble conductive polymer using an organic acid as a dopant.
【請求項3】 前記可溶性導電性高分子は、置換または
非置換のポリアニリン、ポリピロールまたはポリチオフ
ェンである請求項2の有機固体電解コンデンサ。
3. The organic solid electrolytic capacitor according to claim 2, wherein the soluble conductive polymer is a substituted or unsubstituted polyaniline, polypyrrole, or polythiophene.
【請求項4】 表面に誘電体酸化皮膜を有する粗面化金
属箔に、導電性高分子フィルムを熱圧着し、 さらにこの導電性高分子層の別の面に陰電極を形成する
有機固体電解コンデンサの製造方法。
4. An organic solid electrolytic method comprising: thermocompression bonding a conductive polymer film to a roughened metal foil having a dielectric oxide film on its surface; and forming a negative electrode on another surface of the conductive polymer layer. Manufacturing method of capacitor.
【請求項5】 前記粗面化金属箔に導電性高分子フィル
ムを、この導電性高分子フィルムの軟化点以上かつ分解
点以下の温度であって、300kg/cm2 以上の圧力で熱
圧着する請求項4の有機固体電解コンデンサの製造方
法。
5. A conductive polymer film is thermocompression-bonded to the surface-roughened metal foil at a temperature not lower than the softening point and not higher than the decomposition point of the conductive polymer film and at a pressure not lower than 300 kg / cm 2. A method for manufacturing an organic solid electrolytic capacitor according to claim 4.
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