JPWO2007074869A1 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2007074869A1 JPWO2007074869A1 JP2007552007A JP2007552007A JPWO2007074869A1 JP WO2007074869 A1 JPWO2007074869 A1 JP WO2007074869A1 JP 2007552007 A JP2007552007 A JP 2007552007A JP 2007552007 A JP2007552007 A JP 2007552007A JP WO2007074869 A1 JPWO2007074869 A1 JP WO2007074869A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- electrolytic capacitor
- solid electrolytic
- carbon atoms
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims abstract description 45
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007848 Bronsted acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 41
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 39
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 26
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 21
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 20
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 18
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 15
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 14
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- AFPRJLBZLPBTPZ-UHFFFAOYSA-N acenaphthoquinone Chemical compound C1=CC(C(C2=O)=O)=C3C2=CC=CC3=C1 AFPRJLBZLPBTPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229930006711 bornane-2,3-dione Natural products 0.000 claims description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 10
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000002030 1,2-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:1])=C([*:2])C([H])=C1[H] 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 7
- 125000005678 ethenylene group Chemical group [H]C([*:1])=C([H])[*:2] 0.000 claims description 7
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 7
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000000182 1,4-naphthoquinonyl group Chemical group C1(C(=CC(C2=CC=CC=C12)=O)*)=O 0.000 claims description 6
- 125000001390 2,6-naphthoquinonyl group Chemical group C=1(C(C=CC2=CC(C=CC12)=O)=O)* 0.000 claims description 6
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 6
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 6
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- VNQXSTWCDUXYEZ-LDWIPMOCSA-N (+/-)-Camphorquinone Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C(=O)[C@@H]1C2(C)C VNQXSTWCDUXYEZ-LDWIPMOCSA-N 0.000 claims description 5
- WOAHJDHKFWSLKE-UHFFFAOYSA-N 1,2-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC=CC1=O WOAHJDHKFWSLKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KETQAJRQOHHATG-UHFFFAOYSA-N 1,2-naphthoquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(=O)C=CC2=C1 KETQAJRQOHHATG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940105324 1,2-naphthoquinone Drugs 0.000 claims description 5
- VNQXSTWCDUXYEZ-UHFFFAOYSA-N 1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane-2,3-dione Chemical compound C1CC2(C)C(=O)C(=O)C1C2(C)C VNQXSTWCDUXYEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940076442 9,10-anthraquinone Drugs 0.000 claims description 5
- YYVYAPXYZVYDHN-UHFFFAOYSA-N 9,10-phenanthroquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(=O)C3=CC=CC=C3C2=C1 YYVYAPXYZVYDHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LSOTZYUVGZKSHR-UHFFFAOYSA-N anthracene-1,4-dione Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(=O)C=CC(=O)C3=CC2=C1 LSOTZYUVGZKSHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 claims description 5
- UORKIKBNUWJNJF-UHFFFAOYSA-N chrysene-1,4-dione Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2C(C=C2)=C1C1=C2C(=O)C=CC1=O UORKIKBNUWJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HZGMNNQOPOLCIG-UHFFFAOYSA-N chrysene-5,6-dione Chemical compound C12=CC=CC=C2C(=O)C(=O)C2=C1C=CC1=CC=CC=C21 HZGMNNQOPOLCIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XVQUFOXACWQJMY-UHFFFAOYSA-N chrysene-6,12-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C=C3C4=CC=CC=C4C(=O)C=C3C2=C1 XVQUFOXACWQJMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SLBHRPOLVUEFSG-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-dione Chemical compound O=C1C=CC2=CC(=O)C=CC2=C1 SLBHRPOLVUEFSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RLCOXABDZNIZRQ-UHFFFAOYSA-N pyrene-2,7-dione Chemical compound C1=CC2=CC(=O)C=C(C=C3)C2=C2C3=CC(=O)C=C21 RLCOXABDZNIZRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 4
- RGHILYZRVFRRNK-UHFFFAOYSA-N anthracene-1,2-dione Chemical compound C1=CC=C2C=C(C(C(=O)C=C3)=O)C3=CC2=C1 RGHILYZRVFRRNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 aromatic polycyclic compound Chemical class 0.000 abstract description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 38
- 239000010408 film Substances 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 15
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M sodium;9,10-dioxoanthracene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)[O-] SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 4
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 3
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 3
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 125000004815 1,2-dimethylethylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([*:2])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHLBRUDPPHAIRP-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxonaphthalene-2,6-disulfonic acid Chemical compound C1(C(=CC(C2=CC(=CC=C12)S(=O)(=O)O)=O)S(=O)(=O)O)=O RHLBRUDPPHAIRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVQSVMXQXOOFEJ-UHFFFAOYSA-N 2,6-dioxonaphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C1=CC(=O)C=C2C=CC(=O)C(S(=O)(=O)O)=C21 SVQSVMXQXOOFEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYTMVABTDYMBQK-UHFFFAOYSA-N 2-benzothiophene Chemical compound C1=CC=CC2=CSC=C21 LYTMVABTDYMBQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPONTHFKXXGDBP-UHFFFAOYSA-N 3,7-dioxonaphthalene-1,5-disulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC(=O)C=C2C1=CC(=O)C=C2S(O)(=O)=O FPONTHFKXXGDBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFUPKJUOPRDVQW-UHFFFAOYSA-N 3,7-dioxonaphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C1=CC(=O)C=C2C(S(=O)(=O)O)=CC(=O)C=C21 JFUPKJUOPRDVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FLNVHRPVPIOHEJ-UHFFFAOYSA-N 3,7-dioxonaphthalene-2-sulfonic acid Chemical compound O=C1C=CC2=CC(=O)C(S(=O)(=O)O)=CC2=C1 FLNVHRPVPIOHEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FVFFWAYSKPMNOX-UHFFFAOYSA-N 5,8-dioxonaphthalene-1,3-disulfonic acid Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=C1C=C(S(=O)(=O)O)C=C2S(O)(=O)=O FVFFWAYSKPMNOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSWOQDAOHIAEET-UHFFFAOYSA-N 5,8-dioxonaphthalene-1,4-disulfonic acid Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=C1C(S(O)(=O)=O)=CC=C2S(=O)(=O)O QSWOQDAOHIAEET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AAVOCJDNQXQONR-UHFFFAOYSA-N 5,8-dioxonaphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)O AAVOCJDNQXQONR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AIQITIPMCPMQIG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dioxonaphthalene-2-sulfonic acid Chemical compound O=C1C=CC(=O)C2=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C21 AIQITIPMCPMQIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FLDCSPABIQBYKP-UHFFFAOYSA-N 5-chloro-1,2-dimethylbenzimidazole Chemical compound ClC1=CC=C2N(C)C(C)=NC2=C1 FLDCSPABIQBYKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URAIZWNVMYFKDR-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,3-disulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=C(S(=O)(=O)O)C=C2S(O)(=O)=O URAIZWNVMYFKDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYOAAULPJJVWQF-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,4,5-trisulfonic acid Chemical compound O=C1C2=C(S(O)(=O)=O)C=CC(S(O)(=O)=O)=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)O OYOAAULPJJVWQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JSHSWIGVFFHFPB-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,4-disulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C(S(O)(=O)=O)=CC=C2S(=O)(=O)O JSHSWIGVFFHFPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OZTBHAGJSKTDGM-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,5-disulfonic acid Chemical compound O=C1C=2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC=2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(O)(=O)=O OZTBHAGJSKTDGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SROYVYGZVXMVOA-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,6-disulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(O)(=O)=O SROYVYGZVXMVOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNIFUVUQZVMDER-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,7-disulfonic acid Chemical compound C1=CC(S(O)(=O)=O)=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 VNIFUVUQZVMDER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJNPIHLZSZCGOC-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1,8-disulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC(S(O)(=O)=O)=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)O IJNPIHLZSZCGOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAJIPIAHCFBEPI-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-1-sulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)O JAJIPIAHCFBEPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKLCVXXTDNUXRS-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-2,3,6,7-tetrasulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC(S(O)(=O)=O)=C(S(O)(=O)=O)C=C2C(=O)C2=C1C=C(S(=O)(=O)O)C(S(O)(=O)=O)=C2 OKLCVXXTDNUXRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVOIIABDQPLXDC-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-2,3-disulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=C(S(=O)(=O)O)C(S(O)(=O)=O)=C2 TVOIIABDQPLXDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKONMFPEKSWGEU-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-2,7-disulfonic acid Chemical compound C1=C(S(O)(=O)=O)C=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 OKONMFPEKSWGEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMNWSHJJPDXKCH-UHFFFAOYSA-N 9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 MMNWSHJJPDXKCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001741 Ammonium adipate Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019293 ammonium adipate Nutrition 0.000 description 1
- MSSUFHMGCXOVBZ-UHFFFAOYSA-N anthraquinone-2,6-disulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 MSSUFHMGCXOVBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004106 butoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- FBNCDTLHQPLASV-UHFFFAOYSA-L disodium;5-methyl-2-[[5-(4-methyl-2-sulfonatoanilino)-9,10-dioxoanthracen-1-yl]amino]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC(C)=CC=C1NC1=CC=CC2=C1C(=O)C1=CC=CC(NC=3C(=CC(C)=CC=3)S([O-])(=O)=O)=C1C2=O FBNCDTLHQPLASV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- MCSAJNNLRCFZED-UHFFFAOYSA-N nitroethane Chemical compound CC[N+]([O-])=O MCSAJNNLRCFZED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical class 0.000 description 1
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- GTKIEPUIFBBXJQ-UHFFFAOYSA-M sodium;2-[(4-hydroxy-9,10-dioxoanthracen-1-yl)amino]-5-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC(C)=CC=C1NC1=CC=C(O)C2=C1C(=O)C1=CC=CC=C1C2=O GTKIEPUIFBBXJQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005556 thienylene group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Abstract
表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、該誘電体皮膜の厚みが30nm以上であり、かつ、該固体電解質中に芳香族化合物のアニオン、好ましくは、芳香多環構造を基本骨格とし、ブレンステッド酸基を含む芳香族多環状化合物がドーパントとして0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)含まれていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
Description
この出願は、米国特許法111条(b)に基づく米国仮出願60/755,797〔出願日:2006年1月4日)の出願日を、米国特許法119条(e)(1)に基づき享受することを主張して、米国特許法111条(a)に基づきなされた出願である。
本発明は、表面に誘電体皮膜が形成された弁作用金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサ、およびその製造方法に関する。
近年、電気機器のディジタル化、パーソナルコンピュータの高速化に伴い、小型で大容量のコンデンサ、高周波領域において低インピーダンスのコンデンサには、電子伝導性を有する導電性重合体を固体電解質として用いることが提案されている。一方、上述したような固体電解コンデンサが車載用としても用いられるようになってきており、固体電解コンデンサにも一層の高耐電圧化が要求されている。
一般的に、固体電解コンデンサの基本素子は、図1に示すようにエッチング処理された比表面積の大きな金属箔からなる陽極基体(1)に誘電体の酸化皮膜層(2)を形成し、望ましくはマスキング材(5)によって陽極基体からなる陽極部と固体電解質および導電体層からなる陰極部とを分離する。そして酸化皮膜の外側に対向する電極として固体の半導体層(以下、固体電解質という。)(3)を形成し、望ましくはさらに導電ペーストなどの導電体層(4)を形成して作製される。このような素子(6)は単独で、または積層して(図2)、リード線(7,8)を接合し全体をエポキシ樹脂(9)などで完全に封止してコンデンサ製品として幅広く電気製品に使用されている。
固体電解質を形成する方法については、従来から細孔または空隙構造を有する弁作用金属基材表面の誘電体層上に固体電解質層を融解して形成する方法や、誘電体層上で導電性高分子形成用単量体を重合して導電性高分子組成物からなる固体電解質を形成する方法などが知られている。例えば、ピロールやチオフェンなどの複素五員環式化合物を重合して導電性重合体を形成する場合、陽極箔を複素五員環式化合物の低級アルコール/水系溶液に浸漬した後、酸化剤と電解質を溶かした水溶液に浸漬して、化学重合させ、導電性高分子を形成する方法、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマーおよび酸化剤を好ましくは溶液の形態において、前後してまたは一緒に金属基材箔の酸化皮膜層に塗布し重合して形成する方法などが知られている。
耐電圧を上げる方法としては、コンデンサ素子内に導電性重合体を形成した後、エージング前に200℃未満の温度で熱処理を行うことによって漏れ電流特性を向上させる方法(特許文献1:特開2003−17369号公報)、陽極箔と陰極箔を巻き取ってコンデンサ素子を形成した後に、コンデンサ素子にシラン化合物を塗布、またはコンデンサ素子をシラン化合物溶液に含浸して陽極箔に再度の化成処理を施し、固体電解質層を形成する手法(特許文献2:特開2005−183564号公報)が提案されている。
しかしながら、前記ポリピロールなどの導電性高分子が電解重合法または化学的重合法によって誘電体表面に固体電解質として形成された場合は、皮膜の均一性やハンダ耐熱性、インピーダンス特性、耐電圧を改善する必要があり、またエージング工程での歩留まりを向上させる必要があった。
しかしながら、前記ポリピロールなどの導電性高分子が電解重合法または化学的重合法によって誘電体表面に固体電解質として形成された場合は、皮膜の均一性やハンダ耐熱性、インピーダンス特性、耐電圧を改善する必要があり、またエージング工程での歩留まりを向上させる必要があった。
また、コンデンサ素子内に導電性重合体を形成した後、エージング前に200℃未満の温度で熱処理を行うことによって、漏れ電流特性を向上させる方法、陽極箔と陰極箔を巻き取ってコンデンサ素子を形成した後にコンデンサ素子にシラン化合物を塗布、またはコンデンサ素子をシラン化合物溶液に含浸して陽極箔に再度の化成処理を施し、固体電解質層を形成する手法などが提案されている。しかしながら、製品品質、特に高い耐電圧を得ることが求められるとともに、歩留まりの向上が求められていた。
本発明の目的は、漏れ電流を効果的に抑制し、耐電圧の高い固体電解コンデンサを提供すること、および、そのような固体電解コンデンサを効率よく製造する方法を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、厚さが30nm以上の誘電体皮膜上で重合して導電性高分子組成物からなる固体電解質を形成し、かつ、導電性高分子組成物中に芳香族多環状化合物のアニオンをドーパントとして特定量含有せしめることによって、漏れ電流を低減し、高い耐電圧を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。
(1)表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、該誘電体皮膜の厚みが30nm以上であり、かつ、該固体電解質中に芳香族化合物のアニオンがドーパントとして0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)含まれていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
(2)該固体電解質の電気伝導度が0.01S/cm〜10S/cmである(1)に記載の固体電解コンデンサ
(1)表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、該誘電体皮膜の厚みが30nm以上であり、かつ、該固体電解質中に芳香族化合物のアニオンがドーパントとして0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)含まれていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
(2)該固体電解質の電気伝導度が0.01S/cm〜10S/cmである(1)に記載の固体電解コンデンサ
(3)芳香族化合物が、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノンおよび2,7−ピレンキノンの中から選ばれた芳香環構造を基本骨格とし、ブレンステッド酸基を含む化合物である(1)または(2)に記載の固体電解コンデンサ。
(4)芳香族化合物が、アントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有し、スルホン酸基またはカルボン酸基を含む化合物である(1)または(2)に記載の固体電解コンデンサ。
(4)芳香族化合物が、アントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有し、スルホン酸基またはカルボン酸基を含む化合物である(1)または(2)に記載の固体電解コンデンサ。
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表す炭化水素基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有しても良く、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、導電性重合体がドープされた状態であることを示す。)
で表わされる重合体である(1)〜(4)のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
で表わされる重合体である(1)〜(4)のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
(式中、置換基R4およびR5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、または炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、式中記載の2つの酸素原子を含む少なくとも1つの5、6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する置換基を表し、前記環状構造は、置換ビニレン基および置換o−フェニレン基からなる群から選ばれる化学構造を含み、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、導電性重合体がドープされた状態であることを示す。)
で表わされる重合体である(1)〜(4)のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
で表わされる重合体である(1)〜(4)のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
(7)表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材の誘電体皮膜上に、導電性重合体形成用単量体を含む溶液を塗布し乾燥する工程と、酸化剤を含む溶液を塗布し乾燥する工程とからなるサイクルを少なくとも1回行って、該単量体を重合して導電性重合体からなる固体電解質を形成することからなる、固体電解コンデンサの製造方法において、厚みが30nm以上である誘電体皮膜が形成された金属基材を用い、かつ、酸化剤を含む溶液として、さらに芳香族化合物のアニオンを含む溶液を用いて、0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)の芳香族化合物のアニオンをドーパントとして含有する導電性重合体を形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
(8)芳香族化合物が、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノンおよび2,7−ピレンキノンの中から選ばれた芳香環構造を基本骨格とし、ブレンステッド酸基を含む化合物である(7)に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
(9)芳香族化合物が、アントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有し、スルホン酸基またはカルボン酸基を含む化合物である(7)に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表す炭化水素基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有してもよい。)
で示される化合物である(7)〜(9)のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
で示される化合物である(7)〜(9)のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
(式中、置換基R4およびR5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、または炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、式中記載の2つの酸素原子を含む少なくとも1つの5、6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する置換基を表し、前記環状構造は、置換ビニレン基および置換o−フェニレン基からなる群から選ばれる化学構造を含み、δは0〜1の範囲の数である。)
で示される化合物である(7)〜(9)のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
で示される化合物である(7)〜(9)のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
本発明によれば、漏れ電流が抑制され、耐電圧の高い固体電解コンデンサが効率的に得られる。
1 陽極基体
2 酸化皮膜層
3 固体電解質層
4 導電体
5 マスキング材
6 固体電解コンデンサ
7 陽極リード
8 陰極リード
9 封止材
2 酸化皮膜層
3 固体電解質層
4 導電体
5 マスキング材
6 固体電解コンデンサ
7 陽極リード
8 陰極リード
9 封止材
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の固体電解コンデンサは、表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなるものである。
本発明の固体電解コンデンサは、表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなるものである。
弁作用を有する金属基材としては、表面に多孔質層を有する弁作用金属が基材として用いられる。このような多孔質層を有する弁作用金属は、固体電解コンデンサに適用されるものであれば特に限定されない。例えば、弁作用金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムまたはこれらを基質とする合金系の弁作用を有する金属から選択される。または、これらを主成分とする焼結体などから選ばれる。弁作用金属基材の形状は、特に限定されず、薄板ないし箔、棒などが挙げられ、特に薄板ないし箔が好ましい。これらの金属基材は空気中の酸素により表面が酸化された結果としての誘電体酸化皮膜を有しているが、通常は粗面化処理および化成処理を行なって、表面に誘電体酸化皮膜を形成する。
弁作用を有する金属基材は、粗面化後、予め固体電解コンデンサの形状に合わせた寸法に裁断したものを使用するのが好ましい。
弁作用を有する金属基材の寸法は、使用目的によって変わり得るが、例えば、薄板ないし箔では、一般的に厚みが約40〜150μmのものが使用される。また、形状は用途により異なるが、平板形素子単位として幅約1〜50mm、長さ約1〜50mmの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約2〜20mm、長さ約2〜20mm、さらに好ましくは幅約2〜5mm、長さ約2〜6mmである。
弁作用を有する金属基材の寸法は、使用目的によって変わり得るが、例えば、薄板ないし箔では、一般的に厚みが約40〜150μmのものが使用される。また、形状は用途により異なるが、平板形素子単位として幅約1〜50mm、長さ約1〜50mmの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約2〜20mm、長さ約2〜20mm、さらに好ましくは幅約2〜5mm、長さ約2〜6mmである。
本発明の固体電解コンデンサでは、弁作用を有する金属基材として、表面に厚さが30nm以上の誘電体皮膜が形成されたものが用いられている。誘電体皮膜の厚さは、好ましくは30〜900nm、より好ましくは30〜500nm、特に好ましくは40〜500nm、最も好ましくは50〜250nmである。厚さが30nm未満であると、漏れ電流が大きく、十分な耐電圧が得られない。
本発明においては、固体電解質を構成する導電性高分子層中に芳香族化合物のアニオンをドーパントとして特定量含有せしめることと、誘電体皮膜の厚さを30nm以上とすることとが相俟って漏れ電流を低減し、高い耐電圧を達成することができる。
固体電解質を構成する導電性重合体は、下記一般式(1)
固体電解質を構成する導電性重合体は、下記一般式(1)
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表す炭化水素基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有しても良く、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、導電性重合体がドープされた状態であることを示す。)
で表わされるものが挙げられる。
さらに好ましい導電性重合体の例としては、下記一般式(2)
で表わされるものが挙げられる。
さらに好ましい導電性重合体の例としては、下記一般式(2)
(式中、置換基R4およびR5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、または炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、式中記載の2つの酸素原子を含む少なくとも1つの5、6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する置換基を表し、前記環状構造は、置換ビニレン基および置換o−フェニレン基からなる群から選ばれる化学構造を含み、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、炭素―炭素結合または炭素―S結合が単結合または2重結合であることを示す。)
で表わされるものが挙げられる。
で表わされるものが挙げられる。
導電性重合体を形成する単量体としては、下記一般式(3)
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表すアルキル基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有してもよい。)
で示される化合物が挙げられる。
で示される化合物が挙げられる。
(式中、置換基R4およびR5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、または炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、式中記載の2つの酸素原子を含む少なくとも1つの5、6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する置換基を表し、前記環状構造は、置換ビニレン基および置換o−フェニレン基からなる群から選ばれる化学構造を含み、δは0〜1の範囲の数である。)
で示される化合物が挙げられる。
で示される化合物が挙げられる。
一般式(1)および一般式(3)に関し、置換基R1、R2、R3の炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基であって、有用な例としては、メチル、エーテル、ビニル、プロピル、アリル、イソプロピル、ブチル、l−ブテニルが挙げられる。また、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基の有用な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシが挙げられる。さらに、前記炭化水素基やアルコキシ基以外の有用な置換基としては、ニトロ基、シアノ基、フェニルおよび置換フェニル基(C1、Br、Fなどのハロゲン基置換フェニル基)が挙げられる。前記のR1、R2のアルキル基、アルコキシ基の鎖中には、カルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、イミノ結合を任意に含有してもよく、特に有用な例としてはメトキシエトキシ、メトキシエトキシエトキシなどが挙げられる。
前記置換基R1およびR2は、互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の5〜7員環の飽和または不飽和の環構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ以上形成してもよく、例えば、一般式(1)または一般式(3)の有用な置換構造としては、3,4−エチレン
置換構造、3,4−プロピレン置換構造、3,4−ブチレン置換構造、3,4−ブテニレン
置換構造、3,4−ブタジエニレン置換構造、ナフト[2,3−c]縮合構造が挙げられる。Xはヘテロ原子を表し、その例としては、S、O、Se、TeまたはNR3が挙げられ
る。XがSである前記3,4−ブタジエニレン置換構造は、一般式(1)の化学構造の場
合は別名イソチアナフテニレン構造と呼ばれ、一般式(3)の単量体構造ではイソチアナフテンと呼ばれる。さらに、ナフト[2,3−c]縮合構造は、一般式(1)の場合はナ
フト[2,3−c]チエニレン縮合構造であり、一般式(3)の単量体構造ではナフト[
2,3−c]チオフェンと呼ばれる。式中、δは繰り返し構造単位当りの荷電数を表し、
0〜1の範囲の値である。
置換構造、3,4−プロピレン置換構造、3,4−ブチレン置換構造、3,4−ブテニレン
置換構造、3,4−ブタジエニレン置換構造、ナフト[2,3−c]縮合構造が挙げられる。Xはヘテロ原子を表し、その例としては、S、O、Se、TeまたはNR3が挙げられ
る。XがSである前記3,4−ブタジエニレン置換構造は、一般式(1)の化学構造の場
合は別名イソチアナフテニレン構造と呼ばれ、一般式(3)の単量体構造ではイソチアナフテンと呼ばれる。さらに、ナフト[2,3−c]縮合構造は、一般式(1)の場合はナ
フト[2,3−c]チエニレン縮合構造であり、一般式(3)の単量体構造ではナフト[
2,3−c]チオフェンと呼ばれる。式中、δは繰り返し構造単位当りの荷電数を表し、
0〜1の範囲の値である。
一般式(2)または一般式(4)中のR4およびR5の有用な置換基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ビニル基、アリル基などが挙げられる。さらに、R4およびR5の炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、前記一般式(2)または一般式(4)に記載の2つの酸素元素を含む、少なくとも1つ以上の5〜7員環の飽和炭化水素の環状構造を形成する置換基が好ましく、例えば、1,2−エチ
レン、1,2−プロピレン、1,2−ジメチル−エチレンが好ましい。また、R4およびR5は、前記、炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、置換ビニレン基または置換o−フェニレン基などの不飽和炭化水素の環状構造を形成してもよく、例えば、1,2−ビニレン、1,2−プロペニレン、2,3−ブチレン−2−エン、1,2−シクロヘキシレン、メチル−o−フェニレン、1,2−ジメチル−o−フェニレン、エチル−o−
フェニレンが挙げられる。
レン、1,2−プロピレン、1,2−ジメチル−エチレンが好ましい。また、R4およびR5は、前記、炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、置換ビニレン基または置換o−フェニレン基などの不飽和炭化水素の環状構造を形成してもよく、例えば、1,2−ビニレン、1,2−プロペニレン、2,3−ブチレン−2−エン、1,2−シクロヘキシレン、メチル−o−フェニレン、1,2−ジメチル−o−フェニレン、エチル−o−
フェニレンが挙げられる。
本発明のコンデンサおよびその製造方法において、使用される一般式(3)で表される単量体のうち、例えばチオフェン(R1=R2=H、X=S)やピロール(R1=R2=H=、X=NH)、または前記一般式(4)で表されるチオフェン類のうち3,4−エチレンジ
オキシチオフェンの単量体は公知であり、これらの単量体を重合し得る酸化剤も多くは公知である。
オキシチオフェンの単量体は公知であり、これらの単量体を重合し得る酸化剤も多くは公知である。
本発明のコンデンサを提供できる固体電解質において、芳香族多環状化合物のアニオンの含量は、導電性高分子の全繰り返し構造単位に対して0.1〜20モル%の範囲であり、好ましくは0.5〜10モル%の範囲である。
なお、本発明の製造方法においては単量体の重合時に酸化剤を使用するために、前記導電性高分子中に酸化剤の還元体アニオンが含有される。その含量は、該導電性高分子の全繰り返し構造単位に対して0.01〜5モル%の範囲であり、望ましくは0.1〜2モル%の範囲である。
なお、本発明の製造方法においては単量体の重合時に酸化剤を使用するために、前記導電性高分子中に酸化剤の還元体アニオンが含有される。その含量は、該導電性高分子の全繰り返し構造単位に対して0.01〜5モル%の範囲であり、望ましくは0.1〜2モル%の範囲である。
固体電解質の形成方法としては、表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に、単量体を含む溶液を塗布し乾燥する工程と、芳香族化合物と酸化剤を含む溶液を塗布し乾燥する工程からなるサイクルを少なくとも一回行って、単量体を酸化重合させて該固体電解質を製造する。上記サイクルは、少なくとも1回以上、好ましくは3〜30回繰り返すことによって容易に達成することができる。
好ましい例の一つとして、酸化剤と芳香族化合物のアニオンを含む溶液(溶液1)を陽極基材上の誘電体層上に塗布し乾燥する工程と、前記単量体を溶解した溶液(溶液2)を塗布し乾燥する工程を、組み合わせ行う。溶液1および溶液2の溶媒は同じでもよく、または異なった溶媒系でもよい。
溶液1および溶液2を塗布する具体的な方法としては、金属基材を溶液1および溶液2中に浸漬する方法、溶液1および溶液2を金属基材上に噴霧する方法、および、溶液1および溶液2を金属基材上に、例えば刷毛塗りなどによって塗る方法などが挙げられる。
溶液1および溶液2を塗布する具体的な方法としては、金属基材を溶液1および溶液2中に浸漬する方法、溶液1および溶液2を金属基材上に噴霧する方法、および、溶液1および溶液2を金属基材上に、例えば刷毛塗りなどによって塗る方法などが挙げられる。
さらに前記酸化重合サイクルの繰り返しは、ハンダ耐熱性の優れた固体電解質の生成を容易にする。従来既知のポリピロールなどからなる固体電解質を用いたコンデンサでは、高温高湿でのコンデンサ特性の変動が大きく信頼性を悪くしていたが、本発明で示された導電性組成物のコンデンサは、熱安定性に優れかつドープ状態の安定性がよい。これは、前記のドーパントを有する重合体組成物が誘電体表面および細孔内部まで充填よく段階的に析出させることができるために、該重合体組成物の薄い膜質が何層にも重なった状態を作ることができる。これにより、該重合体が誘電体皮膜に対するダメージを生じない熱安定性に優れたコンデンサを提供することができる。
また、本発明で使用する芳香族化合物のアニオンは、イオンとしての分子半径が従来既知のC1O4 -、BF4 -、C1-、SO4 2-などのアニオンと比べ遥かに大きいために、ドーピングされた導電性高分子組成物の密度がコンデンサ特性に極めて好適であり、また前記固体電解質を形成する工程を介して誘電体層内部に充填される利点を有する。
本発明の芳香族状化合物のアニオンとは、スルホン酸、カルボン酸、リン酸、硼酸などのブレンステッド酸基を有する芳香化合物のアニオンである。ブレンステッド酸基の中でも、スルホン酸基およびカルボン酸基が好ましく、スルホン酸基が特に好ましい。
本発明において使用するスルホン酸基を含む化合物は、分子内に一つ以上のスルホン酸基を有し、スルホン酸アニオンの形態でドーパントとして有効に働く化学構造であれば良い。
本発明において使用するスルホン酸基を含む化合物は、分子内に一つ以上のスルホン酸基を有し、スルホン酸アニオンの形態でドーパントとして有効に働く化学構造であれば良い。
芳香族状化合物の基本骨格の具体例としては、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン(以下、単にアントラキノンと略する。)、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノン、2,7−ピレンキノンなどを挙げることができる。芳香族状化合物の基本骨格の中でも多環状のものが好ましく、特にアントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有するものが好ましい。
アントラキノン骨格を有するものの例としては、アントラキノン−1−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−1,3−ジスルホン酸、アントラキノン−1,4−ジスルホン酸、アントラキノン−1,5−ジスルホン酸、アントラキノン−1,6−ジスルホン酸、アントラキノン−1,7−ジスルホン酸、アントラキノン−1,8−ジスルホン酸、アントラキノン−2,3−ジスルホン酸、アントラキノン−2,6−ジスルホン酸、アントラキノン−2,7−ジスルホン酸、アントラキノン−1,4,5−トリスルホン酸、アントラキノン−2,3,6,7−テトラスルホン酸、これらのアルカリ金属塩およびこれらのアンモニウム塩などが挙げられる。
1,4−ナフトキノン骨格を有するものの例としては、1,4−ナフトキノン−5−スルホン酸、1,4−ナフトキノン−6−スルホン酸、1,4−ナフトキノン−5,7−ジスルホン酸、1,4−ナフトキノン−5,8−ジスルホン酸、これらのアルカリ金属塩、およびこれらのアンモニウム塩などが挙げられる。
2,6−ナフトキノン骨格を有するものの例としては、2,6−ナフトキノン−1−スルホン酸、2,6−ナフトキノン−3−スルホン酸、2,6−ナフトキノン−4−スルホン酸、2,6−ナフトキノン−3,7−ジスルホン酸、2,6−ナフトキノン−4,8−ジスルホン酸、これらのアルカリ金属塩、およびこれらのアンモニウム塩などが挙げられる。
好ましいスルホキノンは工業的な染料の中から選択してもよい。これらの例としてはアントラキノン アイリス Rおよびアントラキノンバイオレット RN−3RNなどが挙げられる。これら工業的染料は利用価値の高いスルホキノン系のドーパントであり、それぞれが上記した塩と同じ形態で使用される。
本発明で使用される酸化剤とは、ピロールやチオフェン類の酸化重合に対して適する酸化剤であり、例えば特開平2−15611号記載の塩化鉄(III)、Fe(C1O4)3や有機酸鉄(III)、無機酸鉄(III)、アルキル過硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、K2Cr2O7などが広範に使用できる。また前記一般式(IV)で表されるチオフェン類の重合は、過硫酸塩の使用が特に好適である。
次に重合反応の好ましい条件を以下に示す。本発明のコンデンサの製造方法において用いられる一般式(3)または一般式(4)の単量体濃度および酸化剤、芳香族化合物の各使用濃度は、化合物およびその置換基の種類や溶媒などとの組み合わせによって異なるが、一般には10-4〜10モル/リットルの範囲であり、10-3〜5モル/リットルの範囲がさらに好ましい。
反応温度は、それぞれ反応方法によって定められるもので特に限定できるものでないが、一般的には−70℃〜250℃の温度範囲であり、好ましくは0℃〜150℃であり、より好ましくは10〜100℃、特に好ましくは15〜60℃の温度範囲で行われる。温度が低すぎると反応速度が遅くなり、逆に、温度が高すぎると、副反応が生じやすく、導電性高分子の特性が損なわれる。
雰囲気の湿度は、15〜45%RHが好ましい。湿度が低すぎると、塗布した単量体含有溶液および酸化剤含有溶液が早く乾燥してしまい、十分な重合反応を生起させることができない。湿度が高すぎると、重合反応は進むが、単量体含有溶液および酸化剤含有溶液の乾燥が十分でないため、次のサイクルにおける単量体含有溶液および酸化剤含有溶液の含浸工程において、前の工程で生成したポリマーが原料溶液側に流出しやすい。
前記本発明の製造方法において用いられる溶液の溶媒は、例えばテトラヒドロフラン(THF)やジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル類、またはアセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジメチルホルムアミドやアセトニトリル、ベンゾニトル、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などの非プロトン性極性溶媒、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類、クロロホルムや塩化メチレンなどの非芳香族性の塩素系溶媒、ニトロメタンやニトロエタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物、またはメタノールやエタノール、プロパノールなどのアルコール類、または蟻酸や酢酸、プロピオン酸などの有機酸または該有機酸の酸無水物 (例、無水酢酸など)、水
、またはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、水、アルコール類、ケトン類および/またはその混合系が望ましい。
、またはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、水、アルコール類、ケトン類および/またはその混合系が望ましい。
vこのようにして製造された固体電解質の伝導度は、0.01〜10S/cmの範囲であるが、望ましい条件では0.1〜8S/cm、さらに好ましくは0.5〜5S/cmの範囲である。
さらに、半導体上に電気的接触をよくするために導電体層を設けることが好ましく、例えば、導電ペーストの固体、またはメッキや、金属蒸着、導電樹脂フィルムの形成などが行われる。
このように、本発明の製造方法から構成されるコンデンサは、例えば、図1に示すように導電体層、電極を付与した後、樹脂封止する。または、慣用の態様および方法により積層した後に樹脂封止する。また、例えば、図2に示すように各陰極部(固体電解質層)と陽極部がそれぞれ重なるように積層し、全体を樹脂封止する。陰極と陽極に対応するリードフレーム上に、陰極部と陽極部とを有する固体電解コンデンサ素子を、陰極と陽極、陽極部と陰極部がそれぞれ対応するように積層し、全体を樹脂封止してもよい。
封止剤は特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。
封止剤は特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、これらは例示であって、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例1
厚み110μmの化成アルミ箔(誘電体の厚さ50nm)を3.5mm幅に切断したものを13mmずつの長さに切り取り、この箔片の一方の短辺部を金属製ガイドに溶接により固定した。切口化成するために、固定していない端から7mmの箇所にポリイミド樹脂溶液(宇部興産製)を0.8mm幅に線状に描き、約180℃で30分乾燥させた。固定していないアルミ箔の先端から塗布されたポリイミド樹脂までの部分を、第1の化成(切口化成)として5質量%蓚酸水溶液中、電流密度10mA/cm2、化成電圧33V、温度25℃で2分間化成処理した後、水洗、乾燥した。
厚み110μmの化成アルミ箔(誘電体の厚さ50nm)を3.5mm幅に切断したものを13mmずつの長さに切り取り、この箔片の一方の短辺部を金属製ガイドに溶接により固定した。切口化成するために、固定していない端から7mmの箇所にポリイミド樹脂溶液(宇部興産製)を0.8mm幅に線状に描き、約180℃で30分乾燥させた。固定していないアルミ箔の先端から塗布されたポリイミド樹脂までの部分を、第1の化成(切口化成)として5質量%蓚酸水溶液中、電流密度10mA/cm2、化成電圧33V、温度25℃で2分間化成処理した後、水洗、乾燥した。
次に第2の化成工程として1質量%のケイ酸ナトリウム水溶液中、電流密度3mA/cm2、化成電圧33V、温度65℃で7分間化成を行って同様に水洗、乾燥した。その後、300℃の熱処理を30分行なった。
さらに第3の化成として、9質量%アジピン酸アンモニウム水溶液中、電流密度3mA/cm2、化成電圧33V、温度65℃で10分間化成処理を行ない、同様に水洗、乾燥を行なった。
次に、陽極部と陰極部を分離するポリイミド樹脂を、アルミ箔の先端から5mmの部分を中心として0.8mm幅に線状に塗布し、180℃で1時間乾燥させた。陰極層である固体電解質は以下のように形成した。
次に、陽極部と陰極部を分離するポリイミド樹脂を、アルミ箔の先端から5mmの部分を中心として0.8mm幅に線状に塗布し、180℃で1時間乾燥させた。陰極層である固体電解質は以下のように形成した。
すなわち、陰極部(3.5mm×4.6mm)を1mol/Lの3,4−エチレンジオキシチオフェン(単量体)を含むイソプロパノール溶液(溶液1)に浸漬し、引き上げて放置した。次に、1.5mol/Lの過硫酸アンモニウム(酸化剤)と、0.1mol/Lのアントラキノンスルホン酸ナトリウムを含む水溶液(溶液2)に浸漬し、これを乾燥し、酸化重合を行なった。溶液1に浸漬してから溶液2に浸漬し、酸化重合を行なう操作を繰り返した。
室温で3時間放置した後、50℃の温水で洗浄し、100℃で乾燥させて固体電解質層を形成した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.16mol%導入されていることを確認した。さらに、陰極部にカーボンペースト、銀ペーストで電極を形成し、コンデンサ素子を完成させた。
室温で3時間放置した後、50℃の温水で洗浄し、100℃で乾燥させて固体電解質層を形成した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.16mol%導入されていることを確認した。さらに、陰極部にカーボンペースト、銀ペーストで電極を形成し、コンデンサ素子を完成させた。
塗布したマスキング材を含む部分をリードフレーム上にAgペーストで接合しながら2枚重ね、固体電解質のついていない部分に陽極リード端子を溶接により接続し、全体をエポキシ樹脂で封止し、135℃で16Vの電圧を印加してエージングして合計30個のチップ型固体電解コンデンサを作製した。
これら30個のコンデンサについて、初期特性として120Hzにおける容量と損失係数(tanδ)、100kHzにおける等価直列抵抗(以下ESRとする。)、それに漏れ電流を測定した。なお、漏れ電流は定格電圧12Vを印加して1分後に測定した。測定結果は以下の通りであった。
これら30個のコンデンサについて、初期特性として120Hzにおける容量と損失係数(tanδ)、100kHzにおける等価直列抵抗(以下ESRとする。)、それに漏れ電流を測定した。なお、漏れ電流は定格電圧12Vを印加して1分後に測定した。測定結果は以下の通りであった。
容量(平均値): 19.2 μF
tanδ(平均値): 0.70 %
ESR(平均値): 17 mΩ
漏れ電流(平均値): 0.13 μA
また、1.38μA(0.005CV)以上の漏れ電流を不良品とした時の不良率は5%であった。
tanδ(平均値): 0.70 %
ESR(平均値): 17 mΩ
漏れ電流(平均値): 0.13 μA
また、1.38μA(0.005CV)以上の漏れ電流を不良品とした時の不良率は5%であった。
さらにリフロー試験およびこれに続いて行なった耐湿試験での結果を示した。リフロー試験(ハンダ耐熱性試験とも言う。)は次の方法で評価した。すなわち20個のコンデンサ素子を準備し、該素子を255℃の温度下に10秒間通過させ、この作業を3回繰り返し、定格電圧印加1分後の漏れ電流を測定し、そしてその値が27.5μA(0.1CV)以上の素子を不良品とした。また、耐湿試験は60℃、90%RHの高温高湿下に500時間放置し、定格電圧印加1分後漏れ電流値が110μA(0.4CV)以上を不良品とした。
リフロー試験後の漏れ電流: 6.3 μA
耐湿試験後の漏れ電流: 27.1 μA
いずれも不良率0であった。
リフロー試験後の漏れ電流: 6.3 μA
耐湿試験後の漏れ電流: 27.1 μA
いずれも不良率0であった。
実施例2
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.3mol/Lとした以外は実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して18mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.3mol/Lとした以外は実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して18mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
比較例1
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.01mol/Lとした他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.09mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.01mol/Lとした他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.09mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
比較例2
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.8mol/Lとした他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して23mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
アントラキノンスルホン酸ソーダを0.8mol/Lとした他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して23mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
比較例3
誘電体の厚さが25nmである化成アルミ箔を用いた他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.16mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
誘電体の厚さが25nmである化成アルミ箔を用いた他は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製して評価した。得られた重合物は定法に従って元素分析を行い、ドーパントが単量体に対して0.16mol%導入されていることを確認した。
実施例1と同様に、コンデンサを作成し、その特性を評価した。結果を表1および表2に示す。
本発明の固体電解コンデンサは、漏れ電流が抑制され、耐電圧が高いという特性を有する。
したがって、本発明の固体電解コンデンサは、そのような特性を活かして、小型で大容量のコンデンサ、高周波領域において低インピーダンスが要求されるコンデンサなど、導電性重合体からなる固体電解質を用いたコンデンサとして広く用いることができる。 特に、例えば、車載用の固体電解コンデンサなどの高い耐電圧が望まれる用途に好適である。
したがって、本発明の固体電解コンデンサは、そのような特性を活かして、小型で大容量のコンデンサ、高周波領域において低インピーダンスが要求されるコンデンサなど、導電性重合体からなる固体電解質を用いたコンデンサとして広く用いることができる。 特に、例えば、車載用の固体電解コンデンサなどの高い耐電圧が望まれる用途に好適である。
Claims (11)
- 表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材上に導電性高分子からなる固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、該誘電体皮膜の厚みが30nm以上であり、かつ、該固体電解質中に芳香族化合物のアニオンがドーパントとして0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)含まれていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 該固体電解質の電気伝導度が0.01S/cm〜10S/cmである請求項1に記載の固体電解コンデンサ
- 芳香族化合物が、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノンおよび2,7−ピレンキノンの中から選ばれた芳香環構造を基本骨格とし、ブレンステッド酸基を含む化合物である請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。
- 芳香族化合物が、アントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有し、スルホン酸基またはカルボン酸基を含む化合物である請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。
- 固体電解質を構成する導電性重合体が、下記一般式(1)
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表す炭化水素基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有しても良く、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、導電性重合体がドープされた状態であることを示す。)
で表わされる重合体である請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 固体電解質を構成する導電性重合体が、下記一般式(2)
(式中、置換基R4およびR5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、または炭素数1〜6の炭化水素基が互いに任意の位置で結合して、式中記載の2つの酸素原子を含む少なくとも1つの5、6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する置換基を表し、前記環状構造は、置換ビニレン基および置換o−フェニレン基からなる群から選ばれる化学構造を含み、δは0〜1の範囲の数である。式中の点線は、導電性重合体がドープされた状態であることを示す。)
で表わされる重合体である請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 表面に誘電体皮膜が形成された弁作用を有する金属基材の誘電体皮膜上に、導電性重合体形成用単量体を含む溶液を塗布し乾燥する工程と、酸化剤を含む溶液を塗布し乾燥する工程とからなるサイクルを少なくとも1回行って、該単量体を重合して導電性重合体からなる固体電解質を形成することからなる、固体電解コンデンサの製造方法において、厚みが30nm以上である誘電体皮膜が形成された金属基材を用い、かつ、酸化剤を含む溶液として、さらに芳香族化合物のアニオンを含む溶液を用いて、0.1モル%〜20モル%(導電性高分子を構成する全単量体単位に基づく)の芳香族化合物のアニオンをドーパントとして含有する導電性重合体を形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- 芳香族化合物が、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノンおよび2,7−ピレンキノンの中から選ばれた芳香環構造を基本骨格とし、ブレンステッド酸基を含む化合物である請求項7に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 芳香族化合物が、アントラキノン骨格、1,4−ナフトキノン骨格または2,6−ナフトキノン骨格を有し、スルホン酸基またはカルボン酸基を含む化合物である請求項7に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 導電性重合体を形成する単量体が、下記一般式(3)
(式中、置換基R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表し、前記置換基R1およびR2は互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つの5,6または7員環の飽和または不飽和の環状構造を形成する二価鎖を少なくとも1つ形成してもよく、XはS、O、Se、TeおよびNR3からなる群より選ばれるヘテロ原子を表し、R3は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状の飽和または不飽和の炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R1、R2およびR3が表す炭化水素基、アルコキシ基はそれぞれ、鎖中にカルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、またはイミノ結合を任意に有してもよい。)
で示される化合物である請求項7〜9のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005376641 | 2005-12-27 | ||
JP2005376641 | 2005-12-27 | ||
US75579706P | 2006-01-04 | 2006-01-04 | |
US60/755797 | 2006-01-04 | ||
PCT/JP2006/326066 WO2007074869A1 (ja) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2007074869A1 true JPWO2007074869A1 (ja) | 2009-06-04 |
Family
ID=57914076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007552007A Withdrawn JPWO2007074869A1 (ja) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2007074869A1 (ja) |
TW (1) | TW200741780A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113257578B (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-28 | 南通江海电容器股份有限公司 | 一种耐150℃高温的固体高分子铝电解电容器的制备方法 |
-
2006
- 2006-12-27 TW TW095149244A patent/TW200741780A/zh unknown
- 2006-12-27 JP JP2007552007A patent/JPWO2007074869A1/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200741780A (en) | 2007-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101554049B1 (ko) | 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법 | |
US20080002334A1 (en) | Method of manufacturing electrolytic capacitor and electrolytic capacitor | |
JP3974645B2 (ja) | 固体電解コンデンサ素子、その製造方法、及び固体電解コンデンサ | |
JP3187380B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
EP0617442B1 (en) | Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same | |
JP3202668B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
WO2006137482A1 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP3228323B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
JP2000068158A (ja) | 単板コンデンサ素子及び積層型固体電解コンデンサ | |
JP4736009B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
WO2011052237A1 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
JP3846760B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP4267825B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP2007180260A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
US20090303665A1 (en) | Solid electrolytic capacitor and method for producing same | |
JP4925144B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
JPWO2007074869A1 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
JP5029937B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP4035639B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
EP1190426A1 (en) | Solid electrolytic capacitor and method for producing the same | |
JP2001085275A (ja) | コンデンサの製造方法 | |
JP2007305684A (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP2010143996A (ja) | 導電性高分子とそれを用い固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP2011108835A (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
JP2012025919A (ja) | 導電性高分子製造用酸化剤溶液とそれを用いた固体電解コンデンサの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090916 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20100209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100209 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110621 |