JPS6185813A - Solid electrolytic capacitor - Google Patents

Solid electrolytic capacitor

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JPS6185813A
JPS6185813A JP20704184A JP20704184A JPS6185813A JP S6185813 A JPS6185813 A JP S6185813A JP 20704184 A JP20704184 A JP 20704184A JP 20704184 A JP20704184 A JP 20704184A JP S6185813 A JPS6185813 A JP S6185813A
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solid electrolytic
electrolytic capacitor
solid
electrolyte
conductive polymer
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一美 内藤
隆 池崎
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Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 解質として用いた性能の良好な固体電解コンデンサに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid electrolytic capacitor with good performance when used as a solute.

従来の固体電解コンデンサ、例えばアルミニウム電解コ
ンデンサは、エツチング処理した比表面積の大きい多孔
質アルミニウム箔の上に誘電体である酸化アルミニウム
層を設け、陰極箔との間の電解紙に液状の電解液を含浸
させた構造からなっているが、この電解液が液状でちる
ことは液漏れ等の問題を惹起し好ましいものではなく、
従って、との電導層を固体電解質で代替する試みがなさ
れている。それらの固体電解コンデンサは陽極酸化皮膜
ヲ有するアルミニウム、タンタルなどの皮膜形成金属に
固体電解質を付着した構造を有したものであシ、この種
の固体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
る。しかし、この熱分解の際に要する高熱と発生するN
Oxガスの酸化作用などKよって、誘電体であるアルミ
ニウム、タンタルなどの金属酸化皮膜の損傷があシ、そ
のため耐電圧は低下し、漏れ電流が大きくなシ、誘電特
性を劣化させるなど極めて大きな欠点がある。
Conventional solid electrolytic capacitors, such as aluminum electrolytic capacitors, have an aluminum oxide layer as a dielectric layer placed on an etched porous aluminum foil with a large specific surface area, and a liquid electrolyte is applied to the electrolytic paper between the cathode foil and the etched porous aluminum foil. Although it has an impregnated structure, it is not desirable for this electrolyte to be in liquid form and cause problems such as leakage.
Therefore, attempts have been made to replace the conductive layer with a solid electrolyte. These solid electrolytic capacitors have a structure in which a solid electrolyte is attached to a film-forming metal such as aluminum or tantalum that has an anodized film. Manganese dioxide, which is formed by decomposition, is used. However, the high heat required during this thermal decomposition and the N generated
K, such as the oxidizing effect of Ox gas, can damage the oxide film of metals such as aluminum and tantalum, which are dielectrics, resulting in extremely serious drawbacks such as lower withstand voltage, large leakage current, and deterioration of dielectric properties. There is.

また、再化成という工程も必要である。In addition, a process called reconstitution is also necessary.

これらの欠点を補うため、高熱を付加せずに固体電解質
層を形成する方法、つまり高電導性の有機半導体材料を
固体電解質とする方法が試みられている。その例として
は、特開昭52−79255号公報に記載されている7
、7,8.8−テトラ/アノキノツメタン(TCNQ 
)錯塩を含む電導性高重合体組成物を固体電解質として
含む固体電解コンデンサ、特開昭58−17609号公
報に記載されているN−n−グロピルイソキノ’):、
’ とL7tL8−テトランアノキノツメタンからなる
錯塩を固体電解質として含む固体電解コンデンサが知ら
れている。これらTCNQCN化合物は、陽極酸化皮膜
との付着性に劣り、電導塵も10−3〜10−23−c
m−’と不十分であるため、コンデンサの容量値は小さ
く、誘電損失も大きい。また熱的経時的な安定性も劣り
信頼性が低い。
In order to compensate for these drawbacks, attempts have been made to form a solid electrolyte layer without applying high heat, that is, to use a highly conductive organic semiconductor material as the solid electrolyte. As an example, 7
, 7,8.8-tetra/anoquinotumethane (TCNQ
) A solid electrolytic capacitor containing a conductive polymer composition containing a complex salt as a solid electrolyte, Nn-glopylisoquino') described in JP-A-58-17609:
A solid electrolytic capacitor containing a complex salt consisting of L7tL8-tetrananoquinotumethane as a solid electrolyte is known. These TCNQCN compounds have poor adhesion to the anodic oxide film, and have conductive dust of 10-3 to 10-23-c.
m-', which is insufficient, the capacitance value of the capacitor is small and the dielectric loss is large. Furthermore, thermal stability over time is poor and reliability is low.

本発明の目的は、上述した従来の欠点を解決し、電導塵
が高く、誘電体皮膜との付着性のよい有機半導体を固体
電解質に用いた固体電解コンデンサを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a solid electrolytic capacitor using an organic semiconductor as a solid electrolyte, which has high conductive dust and has good adhesion to a dielectric film.

この目的は、固体電解質として特定の電導性高分子化合
物を用いることにより達成されることを見出した。
It has been found that this objective can be achieved by using a specific conductive polymer compound as a solid electrolyte.

即ち、本発明は、下式 (式中、2はキノン類である) で表わされる繰り返し単位を有する議4性高分子化合物
を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデン
サに関する。
That is, the present invention relates to a solid electrolytic capacitor characterized in that a tetrafunctional polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (wherein 2 is a quinone) is used as a solid electrolyte.

本発明によシ得られる固体電解コンデンサは、従来の無
機醸化半導体や有機半導体を用いた固体電解コンデンサ
に比して、容量、誘電損失、経時安定性において著しく
優れた性能を有している。
The solid electrolytic capacitor obtained by the present invention has significantly superior performance in terms of capacity, dielectric loss, and stability over time compared to conventional solid electrolytic capacitors using inorganic or organic semiconductors. .

また、本発明の固体電解コンデンサは、従来公知の固体
′電解コンデンサに比較して下記の利点を有している。
Furthermore, the solid electrolytic capacitor of the present invention has the following advantages compared to conventionally known solid electrolytic capacitors.

■ 高温加熱することなしに電解質層を形成できるので
陽極の酸化wL膜の損傷がなく、補修のための陽極酸化
(再化成)を行なう必要がない。そのため、定格電圧を
従来の数倍にでき、同8鎚、同定格電圧のコンデンサを
得るのに、形状を小型化できる。
(2) Since the electrolyte layer can be formed without high-temperature heating, there is no damage to the oxidized wL film of the anode, and there is no need to perform anodic oxidation (reformation) for repair. Therefore, the rated voltage can be increased several times compared to conventional capacitors, and the shape can be made smaller to obtain a capacitor with the same rated voltage.

■ 漏れ電流が小さい。■Low leakage current.

■ 高耐圧のコンデンサを作製できる。■ Capacitors with high withstand voltage can be manufactured.

■ 電解質の電導塵か10 〜10  S−z  と十
分に高いため、グラファイトなどの導電層を設ける必要
がない。そのため工程が簡略化され、コスト的にも有利
となる。
(2) Since the conductivity of the electrolyte is sufficiently high at 10 to 10 S-z, there is no need to provide a conductive layer such as graphite. This simplifies the process and is advantageous in terms of cost.

本発明の固体電解コンデンサに用いられる電解質は、前
記の式(1)で表わされる繰り返し単位を有する電導性
高分子化合物である。
The electrolyte used in the solid electrolytic capacitor of the present invention is a conductive polymer compound having a repeating unit represented by the above formula (1).

式(1)で表わされる繰り返し単位を有する電導性高分
子化合物の代表例としては1.IIJピリジニウムクロ
ラニル、ポリビリノニウムキノン、ポリピリノニウムナ
フトキノン、ノリピリノニウムゾクロロノンアノキノン
等があげられる。これらの電導性高分子化合物の製造方
法は、特に制限されるものではなく、例えばノリピリノ
ニウムクロラニルの場合は、4−クロロピリノンもしく
は4−ブロモピリノンから熱重合で得たポリピリジニウ
ムクロライドまたはポリピリノニウムブロマイl゛の水
溶液にクロラニルのリチウム塩を投入反応させることに
よって得られる。
Representative examples of conductive polymer compounds having repeating units represented by formula (1) include 1. IIJ pyridinium chloranyl, polypyrinonium quinone, polypyrinonium naphthoquinone, noripyrinonium zochloroone anoquinone, and the like. The method for producing these conductive polymer compounds is not particularly limited. For example, in the case of noripyrinonium chloranil, polypyridinium chloride or polypyrinonium obtained by thermal polymerization from 4-chloropyrinone or 4-bromopyrinone is used. It is obtained by adding lithium salt of chloranil to an aqueous solution of bromyl and causing a reaction.

上記の電導性高分子化合物は、それ自体l0−2〜1O
8−口 の電導性を示す。
The above conductive polymer compound itself is 10-2 to 1O
8-hole conductivity.

本発明においては、電導性高分子化合物に従来から知ら
れている各種のドー・セントをドープしたものも電解質
として用いることができる。ドー・ぐントのドーピング
方法は、化学的ドーピングおよび電気化学的ドーピング
のいずれの方法を採用してもよい。
In the present invention, conductive polymer compounds doped with various conventionally known dosing agents can also be used as the electrolyte. The doping method for doping may be either chemical doping or electrochemical doping.

本発明における固体コンデンサの陽極には、アルミニウ
ム、タンタル、ニオブ等の金属箔、またはそれらの金属
粉の焼結体が用いられる。金属箔の場合には、表面をエ
ツチングして細孔をもたせる。金属箔または焼結体は、
例えばホウ酸アンモニウムの液中で電極酸化され、金」
箔または焼結体の上に誘電体の薄層が形成される。
For the anode of the solid capacitor in the present invention, a metal foil of aluminum, tantalum, niobium, or the like, or a sintered body of metal powder thereof is used. In the case of metal foil, the surface is etched to create pores. Metal foil or sintered body is
For example, the electrode oxidizes gold in ammonium borate solution.
A thin layer of dielectric is formed on the foil or sintered body.

本発明における電導性高分子化合物は、この誘電体の薄
層と接触し、一部が細孔の中まで進入すする。図に1本
発明の一具体例である固体電解コンデンサで金属箔を使
用した場合の概略を示した。
The conductive polymer compound in the present invention comes into contact with this dielectric thin layer, and a portion of the conductive polymer compound penetrates into the pores. Figure 1 schematically shows a case where metal foil is used in a solid electrolytic capacitor which is a specific example of the present invention.

以下、実施例および比較例をあげて、本発明をさらに詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1 厚さ100μmのアルミニウム箔(純度99.99チ)
を陽極とし、直流、交流を交互使用して、箔の表面を電
気化学的にエツチングして平均細孔径が2μmで、比表
面積が12 m lflの多孔質アルミニウム箔とした
。次いで、このエツチング処理したアルミニウム箔をホ
ウ酸アンモニウムの液中に浸漬し、液中で電気化学的に
アルミニウム箔の上に誘電体の薄層を形成した。
Example 1 Aluminum foil with a thickness of 100 μm (purity 99.99 cm)
was used as an anode, and the surface of the foil was electrochemically etched using alternating direct current and alternating current to obtain a porous aluminum foil with an average pore diameter of 2 μm and a specific surface area of 12 mlfl. The etched aluminum foil was then immersed in an ammonium borate solution, and a thin dielectric layer was electrochemically formed on the aluminum foil in the solution.

一方、反応容器Vc4−クロロピリジンを熱重合して得
たポリビリゾニウムクロ2410.1モルを水2011
/に溶解した溶液を仕込み、これにリチウムとクロラニ
ルとの反応物であるリチウムクロラニル0.1モルの水
溶液を混合して60℃で10時間反応させた。反応終了
後、0℃で放置した。得られたポリピリジニウムクロラ
ニルの結晶を水で充分に洗浄した後、減圧乾燥した。得
られた。41Jピリノニウムクロラニルの電導塵ハ、0
.48−H−’であった。
On the other hand, 2410.1 mol of polybirizonium chrome obtained by thermal polymerization of Vc4-chloropyridine in a reaction vessel was added to 2011 mol of water.
A solution containing 0.1 mole of lithium chloranil, which is a reaction product of lithium and chloranil, was mixed therewith and reacted at 60° C. for 10 hours. After the reaction was completed, the mixture was left at 0°C. The obtained polypyridinium chloranil crystals were thoroughly washed with water and then dried under reduced pressure. Obtained. 41J Pyrinonium chloranyl conductive dust, 0
.. 48-H-'.

このポリピリジニウムクロラニル2gをアセトンlOO
#llに溶解して前記誘電体層に塗布し、減圧脱気を繰
シ返し充分細孔まで溶液を満たした後、アセトンをドラ
イアップした。陰極にアルミニウム箔を使用し、樹脂封
口して、ポリピリジニウムクロラニルを固体電解質層と
した固体電解コンデンサを作成した。
Add 2 g of this polypyridinium chloranil to 100 ml of acetone.
The solution was dissolved in #ll and applied to the dielectric layer, and the vacuum degassing was repeated to sufficiently fill the pores with the solution, followed by drying up with acetone. A solid electrolytic capacitor with polypyridinium chloranil as the solid electrolyte layer was created by using aluminum foil as the cathode and sealing it with resin.

実施例2 実施例1において、ポリピリジニウムクロラニルの代り
に、リチウムキノンとポリピリジニウムクロラニルから
製造したポリピリノニウムキノンを使用した以外は、実
施例1と同様にして固体電解コンデンサを作成した。な
お、使用したホリキリノニウムキノンの電導度は0.I
S−α でありた。
Example 2 A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1, except that polypyrinonium quinone produced from lithium quinone and polypyridinium chloranyl was used instead of polypyridinium chloranyl. The electrical conductivity of the holykirinonium quinone used was 0. I
It was S-α.

比較例1 実施例1と同じ誘電体層を有するアルミニウム箔を使用
し、従来の二酸化マンガンを固体電解質と踵陰極をアル
ミニウム箔とした固体電解コンデンサを作成した。
Comparative Example 1 Using an aluminum foil having the same dielectric layer as in Example 1, a solid electrolytic capacitor was fabricated using conventional manganese dioxide as a solid electrolyte and aluminum foil as a heel cathode.

実施例3 タンタル粉末の焼結体をリン酸水溶液中で陽極酸化して
、焼結体の上に誘電体皮膜を形成させた後、タンタル素
子をポリピリジニウムクロラニルのアセトン溶液に浸漬
し、乾燥させた。この浸漬乾燥の操作を3回繰り返した
。このようKして固体電解質層を形成し、次いで、銀ケ
ースで囲って陰極とし、陽極とのつなぎ部を樹脂封口し
て、固体電解コンデンサを作成した。
Example 3 A sintered body of tantalum powder was anodized in an aqueous phosphoric acid solution to form a dielectric film on the sintered body, and then a tantalum element was immersed in an acetone solution of polypyridinium chloranyl and dried. Ta. This immersion drying operation was repeated three times. A solid electrolyte layer was formed by heating in this manner, and then it was surrounded by a silver case to serve as a cathode, and the joint with the anode was sealed with resin to produce a solid electrolytic capacitor.

比較例2 従来の二酸化マンガン固体電解質からなるタンタル粉末
焼結体を使用した固体電解コンデンサを作成した。
Comparative Example 2 A solid electrolytic capacitor was produced using a tantalum powder sintered body made of a conventional manganese dioxide solid electrolyte.

以上の実施例および比較例の固体電解コンデンサの特性
を比較したものを表に示した。
A comparison of the characteristics of the solid electrolytic capacitors of the above examples and comparative examples is shown in the table.

注〕*・・・25Vの時の値 表から明らかなように1本発明による電導性高分子化合
物を電解質とする固体’+[解コンデンサは、従来の二
酸化マンガンを電解質とする固体電解コンデンサに比し
て、誘電損失漏れ電流が小さく、定格電圧が高く、高耐
電圧の固体電解コンデンサを作成することができる。ま
た、本発明による固体電解コンデンサの容量×定格電圧
の値は、二酸化マンガンを用いた固体電解コンデンサに
比して、大きく、同じ形状ならば大容量を得ることがで
きる。
Note: *...As is clear from the value table at 25V, 1) The solid electrolytic capacitor using the conductive polymer compound according to the present invention as the electrolyte + [solution] is different from the conventional solid electrolytic capacitor using manganese dioxide as the electrolyte. In comparison, it is possible to create a solid electrolytic capacitor with low dielectric loss leakage current, high rated voltage, and high withstand voltage. Further, the value of capacity x rated voltage of the solid electrolytic capacitor according to the present invention is larger than that of a solid electrolytic capacitor using manganese dioxide, and a large capacity can be obtained with the same shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は、本発明による固体電解コンデンサの一具体15’
ll k示す断面図である。 1・・・陽極リード線、2・・・陽極、3・・・酸化皮
膜、4・・・陰極、5・・・陰極リード線、6・・・電
導性高分子化合物、7・・・樹脂。
The figure shows an example of a solid electrolytic capacitor 15' according to the present invention.
It is a sectional view showing llk. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Anode lead wire, 2... Anode, 3... Oxide film, 4... Cathode, 5... Cathode lead wire, 6... Conductive polymer compound, 7... Resin .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 下式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Zはキノン類である) で表わされる操り返し単位を有する電導性高分子化合物
を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデン
サ。
[Claims] The solid electrolyte is a conductive polymer compound having a repeating unit represented by the following formula ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (In the formula, Z is a quinone) solid electrolytic capacitor.
JP20704184A 1984-10-04 1984-10-04 Solid electrolytic capacitor Granted JPS6185813A (en)

Priority Applications (1)

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JP20704184A JPS6185813A (en) 1984-10-04 1984-10-04 Solid electrolytic capacitor

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JPH0520887B2 JPH0520887B2 (en) 1993-03-22

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