DE102006040354B4

DE102006040354B4 - Festelektrolytkondensator und seine Herstellung

Info

Publication number: DE102006040354B4
Application number: DE102006040354A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sendai Saitou; Takeo Sendai Kasuga; Katsuhiro Sendai Yoshida; Sadamu Sendai Toida
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: US7268997B2; US20070047178A1; CN1941236A; CN1941236B; DE102006040354A1

Abstract

Festelektrolytkondensator (100) mit:
einem Aluminiumsubstrat (1) mit einer aufgerauhten Oberfläche,
einer Anodisierschicht (2), die auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats (1) ausgebildet ist,
einer Polystyrol-Sulfonatschicht (4), die auf einem Abschnitt der Anodisierschicht (2) ausgebildet ist, und
einer leitenden Polymerschichtlage (20; 5; 6), die als ein Festelektrolyt auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) so ausgebildet ist, dass die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) zwischen der Anodisierschicht (2) und der leitenden Polymerschichtlage gefügt ist, wobei
die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) ein Reaktionsprodukt aus einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung und einer chemischen Substanz aufweist, die zumindest einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Amin, Aminsalz, welches durch Reaktion eines Amins und einer organischen Säure hergestellt wurde, Ammoniumsalz einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure, und Ammoniakwasser enthält, und durch Tauchen des Aluminiumsubstrats (1) in eine wässrige Lösung und Trocknen des Aluminiumsubstrats (1) erhältlich ist, wobei die wässrige Lösung zubereitet ist durch Hinzufügen der chemischen Substanz zu der...

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorangegangenen japanischen Patentanmeldung JP 2005-247481 , auf deren gesamte Offenbarung hierin Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Festelektrolytkondensator und spezieller auf einen Festelektrolytkondensator mit einer verbesserten Vorbeschichtungsschicht zwischen einer Oxidschicht und einem Festelektrolyt in dem Festelektrolytkondensator.
In den vergangenen Jahren wurde ein Festelektrolytkondensator entwickelt, der durch Ausbilden einer dielektrischen Oxidschicht, welche hier im folgenden als eine Anodisierschicht bezeichnet wird, auf einem porösen Teil aus einem (Strom-)Sperrwirkungsmetall (valve metal), wie z. B. Aluminium, durch ein Anodisierverfahren und nachfolgendes Ausbilden einer leitenden Polymerschicht als einem Festelektrolyten auf der Anodisierschicht hergestellt wird. Der Festelektrolyt in diesem Festelektrolytkondensator hat eine Leitfähigkeit, die zehn- bis hundertmal größer als jene eines Festelektrolyten aus Mangandioxid ist. Weiterhin kann der Festelektrolytkondensa tor einen niedrigen Reihenwiderstand bzw. Equivalent Series Resistance (ESR) aufweisen und die Hochfrequenzeigenschaften sind merklich verbessert. Folglich wird diese Art von Festelektrolytkondensator in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen verwendet zum Zwecke des Entfernens von Hochfrequenzstörungen in Vorrichtungen kleiner Größe.
Größere Packungsdichten und höhere Geschwindigkeiten von elektronischen Komponenten machen in zunehmendem Maße eine kleinere Größe, eine größere Kapazität und einen niedrigeren ESR eines Kondensators notwendig. Verschiedene Versuche zum Vergrößern einer Kapazität pro Einheitsfläche wurden veranstaltet. Diese beinhalten das Erhöhen einer Ätzvergrößerung eines Aluminiumsubstrats als ein Sperrwirkungsmetall oder das Vergrößern eines Füllungsgrades, welcher ein Verhältnis eines Volumens eines Produkts zum Volumen eines Kondensators durch Schichtung von Kondensatorelementen ist.
Die Erfinder haben ein Verfahren zum Vergrößern der Kapazität durch Verbessern einer wirklich vorhandenen Bedeckung einer Anodisierschicht mit der leitenden Polymerschicht vorgeschlagen. Dieses Ergebnis scheint von einer verbesserten Haftung zwischen der Anodisierschicht und einer leitenden Polypyrrol-Polymerschicht herzurühren. Dieses Verfahren ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung ( JP-A) Nr. 2005-159154 , welche hier im folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet wird, offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird eine Oberfläche eines Aluminiumsubstrats, welches als ein Anodenabschnitt dient, durch Ätzen aufgerauht. Eine dielektrische Aluminiumschicht oder eine Anodisierschicht wird in einer wässrigen Lösung, die Ammoniumadipat, Phosphorsäure, Ammoniumphosphat oder dergleichen enthält, auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats ausgebildet. Danach wird das Aluminiumsubstrat in eine Polystyrol-Sulfonsäurelösung getaucht und getrocknet zum Ausbilden einer dünnen Schicht von Polystyrol-Sulfonsäure als einer Vorbeschichtungsschicht auf einer Oberfläche der Anodisierschicht. Danach wird das Aluminiumsubstrat mit der Vorbeschichtungsschicht in eine Lösung getaucht, die ein Monomer zum Herstellen eines leitenden Polymers enthält. Danach wird das Aluminiumsubstrat in eine Lösung getaucht, die eine Protonensäure, Metallhalide, Peroxide oder dergleichen enthält, zum Ausbilden einer leitenden Polymerschicht oder einer inneren Polymerisierungsschichtlage, wie z. B. einer Polypyrrolschicht, einer Polythiophenschicht oder einer Polyoxy-Thiophenschicht. Beispielsweise im Falle der Polypyrrollage wird die Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonsäure mit der Polypyrrollage zur Reaktion gebracht zum Bereitstellen einer verbesserten Haftung zwischen der Anodisierschichtlage und der Polypyrrollage, was zu einer verbesserten Bedeckung der Anodisierschicht mit der leitenden Polymerschicht führt. Danach wird durch ein chemisches Oxidations-Polymerisationsverfahren eine Mehrzahl von leitenden Polymerschichten oder äußeren Polymerisationsschichtlagen, wie z. B. Polypyrrolschichten, Polythiophenschichten oder Polyoxy-Thiophenschichten, auf der inneren Polymerisationsschichtlage ausgebildet. Danach werden zum Vorsehen eines Kathodenabschnitts eine Graphitschicht und eine Silberpastenschicht auf den äußeren Polymerisationsschichtlagen ausgebildet.
Die Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonsäure in dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Festelektrolytkondensator ist sehr wirkungsvoll bei der Verbesserung einer Bedeckung. Eine Polystyrol-Sulfonsäure ist jedoch eine wasserlösliche Polymerverbindung. Obwohl ein Abschnitt der Vorbeschichtungsschicht, der mit Polypyrrol der auf der Vorbeschichtungsschicht ausgebildeten leitenden Polymerschicht reagiert hat, nicht in Wasser gelöst wird, kann ein Abschnitt der Vorbe schichtungsschicht, der nicht mit Polypyrrol reagiert hat, in Wasser gelöst werden. Eine Spur von Polystyrol-Sulfonsäure, die in Wasser gelöst ist, hat einen pH-Wert von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1 und ist dadurch stark sauer. Die gelöste Polystyrol-Sulfonsäure kann einen nachteiligen Einfluß auf die Anodisierschicht haben und kann eine Vergrößerung eines Leckstroms (LC) verursachen, wenn der Festelektrolytkondensator bei einer hohen Feuchtigkeit verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Nachteile durchgeführt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Festelektrolytkondensator mit einer hervorragenden Feuchtigkeitsbeständigkeit, einer großen Kapazität und einem niedrigen ESR mit einem kompakten Aufbau bereitzustellen.
Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators mit einer hervorragenden Feuchtigkeitsbeständigkeit bereitgestellt werden.
Weiterhin soll ein Festelektrolytkondensator mit einem Übertragungsleitungsaufbau mit einer verbesserten Feuchtigkeitsbeständigkeit bereitgestellt werden.
Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators mit einem Übertragungsleitungsaufbau mit einer verbesserten Feuchtigkeitsbeständigkeit bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 7.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Festelektrolytkondensator vorgesehen, der beinhaltet: ein Aluminiumsubstrat mit einer aufgerauhten Oberfläche, eine Anodisierschicht, die auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats ausgebildet ist, eine Polystyrol-Sulfonatschicht, die auf einem Abschnitt der Anodisierschicht ausgebildet ist, und eine leitende Polymerschichtlage, die als ein Festelektrolyt auf der Polystyrol-Sulfonatschicht ausgebildet ist, so daß die Polystyrol-Sulfonatschicht zwischen die Anodisierschicht und die leitende Polymerschichtlage gefügt ist.
Die Polystyrol-Sulfonatschicht wird ausgebildet durch Tauchen des Aluminiumsubstrats in eine wäßrige Lösung und Trocknen des Aluminiumsubstrats. Die wäßrige Lösung wird vorbereitet durch Hinzufügen zu einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% von einem Amin und/oder einem durch Reaktion eines Amins und einer organischen Säure hergestellten Aminsalz und/oder einem Ammoniumsalz einer organischen oder anorganischen Säure und/oder Ammoniakwasser zum Einstellen eines pH-Wertes der wäßrigen Lösung in einem Bereich von 2 bis 6.
Vorzugsweise beinhaltet das Amin Triethylamin und/oder Triethanolamin. Das Aminsalz beinhaltet zumindest eines der Aminsalze, die hergestellt werden durch Reaktion des Amins und zumindest einer Säure aus der Gruppe von Säuren bestehend aus Borsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Zitronensäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure. Das Ammoniumsalz beinhaltet zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumborat, Ammoniumadipat, Ammoniumsebacat und Ammoniumdodecanoat.
Vorzugsweise wird eine Spannungsbehandlung durchgeführt mit einer wäßrigen Lösung, die ein Ammoniumsalz einer organischen Säure wie Adipinsäure oder Zitronensäure enthält, nachdem die Polystyrol-Sulfonatschicht ausgebildet ist.
Gemäß eines anderen Aspektes ist ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators vorgesehen, das die Schritte beinhaltet: Aufrauhen einer Oberfläche eines Aluminiumsubstrats, Ausbilden einer Anodisierschicht auf der Oberfläche des Aluminiumsubstrats, Ausbilden einer Polystyrol-Sulfonatschicht auf einem Abschnitt der Anodisierschicht und Ausbilden einer leitenden Polymerschichtlage als einem Festelektrolyten auf der Polystyrol-Sulfonatschicht.
Der Schritt des Ausbildens der Polystyrol-Sulfonatschicht beinhaltet:
Hinzufügen von zumindest einem Stoff aus der Gruppe bestehend aus Amin, einem Aminsalz, das durch Reaktion von einem Amin und einer organischen Säure hergestellt wurde, einem Ammoniumsalz einer organischen oder anorganischen Säure und Ammoniakwasser zu einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% zum Zubereiten einer wäßrigen Lösung mit einem pH-Wert von 2 bis 6, Tauchen des Aluminiumsubstrats in die wäßrige Lösung und Trocknen des Aluminiumsubstrats.
Vorzugsweise beinhaltet das Amin Triethylamin und/oder Triethanolamin. Das Aminsalz beinhaltet zumindest eines der Aminsalze, die hergestellt werden durch Reaktion des Amins mit zumindest einer der Säuren aus der Gruppe bestehend aus Borsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Zitronensäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure. Das Ammoniumsalz beinhaltet zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumborat, Ammoniumadipat, Ammoniumsebacat und Ammoniumdodecanoat.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren den Schritt des Durchführens einer Spannungsbehandlung mit einer wäßrigen Lösung, die ein Ammoniumsalz einer organischen Säure wie Adipinsäure oder Zitronensäure enthält, nach dem Schritt des Ausbildens der Polystyrol-Sulfonatschicht.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
1A eine Querschnittsansicht, die einen Festelektrolytkondensator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
1B eine vergrößerte Ansicht eines eingekreisten Abschnitts A von 1A,
2 ein Diagramm, das die Zusammenhänge zwischen Spannungsvariationsverhältnissen und der Verweildauer in einer Feuchteeinwirkungskammer für die Proben der Beispiele (I) und (II), welche eine Vorbeschichtungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, eine Probe des Vergleichsbeispiels (i), welche keine Vorbeschichtungsschichten aufweist, und eine Probe des Vergleichsbeispiels (ii), welche eine Vorbeschichtungsschicht aufweist, zeigt,
3 ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen Spannungsvariationsverhältnissen und der Verweildauer in einer Feuchteeinwirkungskammer bezogen auf die Beispiele (III) und (IV) zeigt, welche eine Vorbeschichtungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, eine Probe des Vergleichsbeispiels (i), welche keine Vorbeschichtungsschichten aufweist, und eine Probe des Vergleichsbeispiels (ii), welche eine Vorbeschichtungsschicht aufweist,
4 ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen den Spannungsvariationsverhältnissen und der Verweildauer in einer Feuchteeinwirkungskammer bezogen auf die Proben der Beispiele (V) und (VI) zeigt, welche. eine Vorbeschichtungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, und die Proben der Beispiele (I) und (II), welche eine Vorbeschichtungsschicht aufweisen.
5 ein Diagramm, das die Wirkungen einer Konzentration der Polystyrol-Sulfonsäure auf eine Kapazität zeigt, welche verwendet wird zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht des Polystyrol-Sulfonats in einem Festelektrolytkondensator, und
6 ein Diagramm, das die Leckströme (LC) zeigt, wenn konstante Spannungen von 2,5 V, 4 V und 6,3 V den Festelektrolytkondensatoren der Beispiele (VII), (VIII), (IX) und (X) gemäß der vorliegenden Erfindung und den Festelektrolytkondensatoren der Vergleichsbeispiele (iii) und (iv) zugeführt werden.
Ein Festelektrolytkondensator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf 1A bis 6 beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Teile durch gleiche oder entsprechende Be zugszeichen bezeichnet und werden im folgenden nicht wiederholt beschrieben. Ein Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung eines Festelektrolytkondensators, wie er durch das Patentdokument 1 offenbart wird.
1A ist eine Querschnittsansicht, die einen Festelektrolytkondensator 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 1B ist eine vergrößerte Ansicht eines eingekreisten Abschnitts A von 1A. Wie in 1A und 1B gezeigt, weist der Festelektrolytkondensator 100 ein Aluminiumsubstrat 1 aus einer Aluminiumfolie auf. Das Aluminiumsubstrat 1 hat eine Oberfläche, die durch Ätzen oder dergleichen aufgerauht wurde. Der Festelektrolytkondensator 100 weist eine Anodisierschicht 2 auf, die auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats 1 ausgebildet ist. Der Festelektrolytkondensator 100 weist ebenfalls eine leitende Polymerschichtlage 20 auf, die als eine Festelektrolytschicht über der Anodisierschicht 2 ausgebildet ist. Die leitende Polymerschichtlage 20 beinhaltet eine innere Polymerisationsschichtlage 5 und eine äußere Polymerisationsschichtlage 6. Der Festelektrolytkondensator 100 beinhaltet eine Polystyrol-Sulfonatschicht 4, die als eine Vorbeschichtungsschicht zwischen der Anodisierschicht 2 und der leitenden Polymerschichtlage 20 ausgebildet ist. Spezieller ist eine Oberfläche des Aluminiumsubstrats 1 aus einer Aluminiumfolie durch Ätzen aufgerauht. In einer wäßrigen Lösung, die Adipinsäure, Zitronensäure, Phosphorsäure, Salze dieser Säuren oder dergleichen enthält, wird eine anodische Oxidation an der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats 1 durchgeführt zum Ausbilden der Aluminium-Anodisierschicht 2 auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats 1. Danach werden Resistelemente 3 aus einem wärmehärtenden Harz vorgesehen zum Unterteilen des Aluminium substrats 1 in einen Kapazitätsausbildungsbereich und Anodenanschlußbereiche 9 zum Verbinden mit Anodenzuleitungen oder Anodenanschlüssen. Diese Anodenanschlußbereiche 9 werden als ein Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt bezeichnet. Der Kapazitätsausbildungsbereich des Aluminiumsubstrats 1 dient als ein Anodenabschnitt 11. Obwohl die Resistelemente 3 in diesem Beispiel aus wärmehärtendem Harz bestehen, wie beispielsweise Epoxyharz, können die Resistelemente 3 aus thermoplastischem Harz bestehen zum Erzielen der gleichen Wirkungen.
Danach wird die Vorbeschichtungsschicht 4 aus Polystyrol-Sulfonat auf der Anodisierschicht 2 ausgebildet, bis die Vorbeschichtungsschicht 4 das Innere eines porösen Teils der Anodisierschichtlage 2 erreicht. Danach wird auf der Vorbeschichtungsschicht 4 die innere chemische Polymerisationsschicht oder eine innere Polymerisationsschichtlage 5 durch chemische Oxidationspolymerisation eines leitenden Polymers, wie z. B. Polypyrrol, ausgebildet. Weiterhin wird ein Polymerschlamm aus 3,4-Ethylen-Dioxy-Thiophen auf eine Oberfläche der inneren Polymerisationsschichtlage 5 aufgetragen und getrocknet zum Ausbilden einer äußeren chemischen Polymerisationsschicht oder einer äußeren Polymerisationsschichtlage 6 als einer Polymerschlammschicht auf der inneren Polymerisationsschichtlage 5. Weiterhin werden auf der Polymerschlammschicht 6 aufeinanderfolgend eine leitende Graphitschicht 7 und eine leitende Silberpastenschicht 8 ausgebildet. Dadurch wird ein Festelektrolytkondensator 100 mit einer Übertragungsleitungsstruktur hergestellt. Die Graphitschicht 7 und die Silberpastenschicht 8 bilden zusammen mit der Vorbeschichtungsschicht 4 und der leitenden Polymerschichtlage 20 einen Kathodenabschnitt 10. Die Silberpastenschicht 8 dient als ein Kathodenanschluß-Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit einer Kathodenzuleitung oder einem Kathodenanschluß. Der Kapazitätsausbildungsbereich ist in einer Region angeordnet, in der der Kathodenabschnitt 10 und der Anodenabschnitt 11 einander gegenüberliegen, während die Anodisierschicht 2 zwischen den Kathodenabschnitt 10 und den Anodenabschnitt 11 gefügt ist.
Bei dem in 1A gezeigten Festelektrolytkondensator 100 sind Anodenzuleitungen oder -anschlösse, die mit den Anodenanschlußbereichen oder dem Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt 9 verbunden sind, und Kathodenzuleitungen oder -anschlüsse, die mit den Silberpastenschichten 8 verbunden sind, nicht veranschaulicht.
Die Vorbeschichtungsschicht 4 aus Polystyrol-Sulfonat wird wie folgt ausgebildet. Zunächst wird ein Aminsalz, das hergestellt wurde durch Reaktion eines Amins mit einer organischen Säure, oder ein Ammoniumsalz von entweder einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure zu einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% hinzugefügt zum Anfertigen einer Lösung mit einem pH-Wert von 2 bis 6. Das Aluminiumsubstrat 1, auf dem die Anodisierschicht 2 ausgebildet wurde, wird in die Lösung getaucht und danach getrocknet zum Ausbilden der Vorbeschichtungsschicht 4 auf der Anodisierschicht 2.
Bei der vorliegenden Erfindung können Amine, Aminsalze, Ammoniakwasser und/oder Ammoniumsalze von organischen Säuren oder anorganischen Säuren als eine Base verwendet werden, die zu der Polystyrol-Sulfonsäurelösung hinzugefügt wird zum Ausbilden der Vorbeschichtungsschicht 4 aus Polystyrol-Sulfonat. Die Erfinder untersuchten verschiedene Basen und fanden, daß die Verwendung der folgenden Basen wünschenswert ist.
Bevorzugte Beispiele der Amine beinhalten organische Verbindungen mit einer Aminogruppe, wie beispielsweise 4-Methoxy- 2,2',4'-trimethyl-diphenylamin, 2-Ethylhexylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Di-Isopropylamin, Dibutylamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Triallylamin, Ethylendiamin, 1,2-Diaminopropan, 1,3-Diaminopropan, Hexamethylendiamin, Triethanolamin und Diethylentriamin. Unter diesen Aminen sind Triethylamin oder Triethanolamin stärker vorzuziehen.
Im Falle der zu der Polystyrol-Sulfonsäure hinzuzufügenden Aminsalze ist es vorzuziehen, Aminsalze zu verwenden, die hergestellt werden durch Reaktion der vorstehenden Amine mit einer organischen Fettsäure, wie z. B. Adipinsäure, Dodecansäure, Sebacinsäure, Zitronensäure, Maleinsäure, Malonsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure oder einer anorganischen Säure, wie z. B. Borsäure.
Bevorzugte Beispiele der Ammoniumsalze beinhalten Ammoniumborat, welches ein Ammoniumsalz einer anorganischen Säure ist, Ammoniumadipat, Ammoniumsebacat und Ammoniumdodecanoat, welches Ammoniumsalze von organischen Säuren sind.
Bevorzugt sollten als organische Säuren zum Ausbilden der Ammoniumsalze der organischen Säuren die vorstehend erwähnten organischen Fettsäuren, wie z. B. Adipinsäure, Dodecansäure, Sebacinsäure, Zitronensäure, Maleinsäure, Malonsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure, verwendet werden. Weiterhin sollte bevorzugt die vorstehend erwähnte Borsäure als eine anorganische Säure zum Ausbilden eines Ammoniumsalzes einer anorganischen Säure verwendet werden.
Ammoniakwasser einer anorganischen Verbindung kann als eine zu der Polystyrol-Sulfonsäurelösung hinzuzufügende Base verwendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die leitenden Polymerschichten nach der Bildung der Polystyrol-Sulfonatschicht ausgebildet. Es ist jedoch wünschenswert, daß eine Spannungsbehandlung mit einer wäßrigen Lösung, die ein Ammoniumsalz einer organischen Säure, wie z. B. Adipinsäure oder Zitronensäure enthält, nach der Bildung der Polystyrol-Sulfonatschicht durchgeführt wird und dann leitende Polymerschichten auf der Polystyrol-Sulfonatschicht ausgebildet sind.
Wie oben beschrieben ist ein Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung eines Festelektrolytkondensators, wie er durch das Patentdokument 1 offenbart wird. Zum Untersuchen der Eigenschaften einer Vorbeschichtungsschicht 4 bei einem Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung wurden die folgenden Experimente durchgeführt.
SPANNUNGSFESTIGKEIT DER VORBESCHICHTUNGSSCHICHT
Als eine mit einer Vorbeschichtungsschicht des Beispiels (I) gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Probe wurde Aluminiumfolie dergestalt geschnitten, daß sie eine vorbestimmte Größe hat, und einer anodischen Oxidation bei einer Spannung von 8 V unterzogen zum Ausbilden einer Anodisierschicht auf der Aluminiumfolie. Danach wurde die Aluminiumfolie für 30 Minuten in eine Lösung getaucht, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% und Triethanolamin mit 1,1 Gew.-% miteinander vermischt waren, und dann getrocknet zum Ausbilden einer dünnen Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrolsulfonat auf der Anodisierschicht.
Als eine mit einer Vorbeschichtungsschicht des Beispiels (II) gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Probe wurde zunächst eine Anodisierschicht auf der Aluminiumfolie in der gleichen Weise wie bei Beispiel (I) ausgebildet. Danach wurde die Aluminiumfolie für 30 Minuten in eine Lösung getaucht, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% Triethanolamin mit 1,0 Gew.-% und Adipinsäure mit 0,5 Gew.-% miteinander vermischt waren, und dann getrocknet zum Ausbilden einer dünnen Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonat auf der Anodisierschicht.
Als eine Probe des Vergleichsbeispiels (i) wurde weiterhin eine Anodisierschicht auf der Aluminiumfolie in der gleichen Weise wie bei Beispiel (I) ausgebildet zum Herstellen einer Probe ohne dünne Vorbeschichtungsschichten.
Als eine mit einer Vorbeschichtungsschicht des Vergleichsbeispiels (ii) ausgebildete Probe wurde weiterhin zunächst auf einer Aluminiumfolie eine Anodisierschicht in der gleichen Weise wie bei Beispiel (I) ausgebildet. Dann wurde mit einem herkömmlichen Verfahren die Aluminiumfolie in eine Polystyrol-Sulfonsäurelösung von 1,5 Gew.-% für 30 Minuten getaucht und danach getrocknet zum Ausbilden einer dünnen Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonsäure auf der Anodisierschicht.
Proben von Beispiel (I) wurden für 24 Stunden, 48 Stunden bzw. 72 Stunden in einer Feuchteeinwirkungskammer aufbewahrt, wobei eine konstante Temperatur von 65°C und eine konstante Feuchtigkeit von 95% beibehalten wurde. In einer ähnlichen Weise wurden Proben von Beispiel (II) und der Vergleichsbeispiele (i) und (ii) für 24 Stunden, 48 Stunden bzw. 72 Stunden in einer Feuchteeinwirkungskammer aufbewahrt, bei der ei ne konstante Temperatur von 65°C und eine konstante Feuchtigkeit von 95% beibehalten wurden.
Nachdem nach Ablauf der entsprechenden Verweilzeiten die Proben aus der Feuchteeinwirkungskammer genommen wurden, wurde jede der Proben zum Herausfinden der Spannungsfestigkeit getestet. Ein Spannungsverhalten wurde beobachtet durch Zuführen eines konstanten Stroms mit einer Stromdichte (I) von 2 A/m² für 10 Minuten zu jeder der Proben in einer Lösung (Anodisierlösung), die Ammoniumadipat mit 7,5 Gew.-% und Ammonium-Dihydrogenphosphat mit 0,05 Gew.-% enthielt. Spezieller wurde die Probe in die Lösung in einem Behälter getaucht und ein konstanter Strom für 10 Minuten zwischen dem Aluminiumsubstrat der Probe, welches als eine Anode dient, und dem Behälter, welcher als eine Kathode dient, bereitgestellt. Das Spannungsverhalten wurde erhalten durch Messen einer Spannung zwischen der Anode und der Kathode über die Zeit. Eine Spannung nach 5 Minuten von dem Beginn der Stromzufuhr an wurde als eine Stehspannung definiert. Weitere Proben der Beispiele (I) und (II) und der Vergleichsbeispiele (i) und (ii) wurden auf ähnliche Weise hergestellt zum Messen einer anfänglichen Stehspannung, ohne daß sie der Feuchteeinwirkungskammer ausgesetzt wurden. Jeder der weiteren Proben wurde für 10 Minuten in der vorstehend erwähnten Anodisierlösung ein konstanter Strom mit der gleichen Stromdichte wie oben beschrieben zugeführt. Unter Verwendung der Stehspannungen dieser weiteren Proben als anfängliche Stehspannungen wurden die Stehspannungsvariationsverhältnisse für jede der Proben bezüglich der Stunden aufgetragen, wie in 2 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt, hatte bei einem Feuchtebeständigkeitstest die Probe mit der Vorbeschichtungsschicht, die bei dem Vergleichsbeispiel (ii) durch das herkömmliche Verfahren hergestellt wurde, ein Spannungsänderungsverhältnis, welches durch die Linie 22 dargestellt ist, das höher ist als jenes der Probe ohne Vorbeschichtungsschichten im Vergleichsbeispiel (i), welches durch die Linie 21 dargestellt ist. Somit konnte die Probe des Vergleichsbeispiels (ii) nicht eine Stehspannung beibehalten, nachdem sie ausgebildet war. Folglich war es erforderlich, daß eine Nennspannung niedriger war als die verringerte Stehspannung.
Bezüglich der Proben mit der erfinderischen Vorbeschichtungsschicht in den Beispielen (I) und (II) war jedoch die Stehspannung kaum verringert, wie durch die Linien 23 und 24 gezeigt. Folglich war es bei der gleichen Ausbildungsspannung möglich, eine Nennspannung zu erhöhen.
Die Beispiele (III) und (IV) werden im folgenden beschrieben. In Beispiel (I) wurde eine Lösung verwendet, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% und Triethanolamin mit 1,1 Gew.-% miteinander vermischt waren. Beim Beispiel (III) wurde jedoch anstelle von Triethanolamin Triethylamin mit 0,75 Gew.-% in der Lösung verwendet. Wie bei Beispiel (I) wurde ein Aluminiumsubstrat, auf dem eine Anodisierschicht ausgebildet worden war, für 30 Minuten in die Lösung getaucht und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht.
Beim Beispiel (IV) wurde Ammoniumadipat mit 1,3 Gew.-% in einer wäßrigen Lösung anstelle von Triethanolamin, wie bei Beispiel (I), verwendet. Wie bei Beispiel (I) wurde ein Aluminiumsubstrat, auf dem eine Anodisierschicht ausgebildet worden war, für 30 Minuten in die wäßrige Lösung getaucht und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht.
Die Proben mit einer Vorbeschichtungsschicht, die bei den Beispielen (III) und (IV) erhalten wurden, wurden einem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest unterzogen wie die vorstehend beschriebenen Proben. Die Ergebnisse sind in 3 mit den Meßergebnissen der Proben der Vergleichsbeispiele (i) und (ii) gezeigt. Die Ergebnisse von 3 zeigen, daß die Probe mit einer Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonat beim Beispiel (III), wie durch eine Linie 53 dargestellt, im wesentlichen die gleichen Effekte aufweist wie die Probe des Vergleichsbeispiels (i), die nicht einer Vorbeschichtungsbehandlung unterzogen wurde (keine Vorbeschichtungsschichten aufwies). Wie durch eine Linie 54 dargestellt, hatte weiterhin die Probe mit einer Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonat im Beispiel (IV) die gleichen Ergebnisse wie die Probe des Vergleichsbeispiels (i), die nicht einer Vorbeschichtungsbehandlung unterzogen wurde.
Die Beispiele (V) und (VI) werden im folgenden beschrieben. Im Beispiel (II) wurde eine wäßrige Lösung verwendet, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% Triethanolamin mit 1,1 Gew.-% und Adipinsäure mit 0,5 Gew.-% miteinander vermischt waren. Im Beispiel (V) wurde jedoch in einer wäßrigen Lösung anstelle von Adipinsäure Dodecansäure mit 0,69 Gew.-% verwendet. Wie bei dem Beispiel (II) wurde ein Aluminiumsubstrat, auf dem eine Anodisierschicht ausgebildet worden war, für 30 Minuten in die wäßrige Lösung getaucht und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht.
Im Beispiel (VI) wurde anstelle von Adipinsäure im Beispiel (II) Sebacinsäure mit 0,69 Gew.-% in einer wäßrigen Lösung verwendet. Wie beim Beispiel (II) wurde ein Aluminiumsubstrat, auf dem eine Anodisierschicht ausgebildet worden war, für 30 Minuten in die wäßrige Lösung getaucht und dann ge trocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht.
Die in den Beispielen (V) und (VI) erhaltenen Proben wurde einem Feuchtigkeitsbeständigkeitstest unterzogen, wie bei den Beispielen (III) und (IV). Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt, welche ebenfalls die Ergebnisse des Feuchtebeständigkeitstests der Proben von Beispiel (I) und (II) enthält. Anhand der Ergebnisse von 4 darf angenommen werden, daß die Proben mit einer Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonat in den Beispielen (V) und (VI), wie durch die Kurven 63 und 64 gezeigt, die gleichen Effekte zeigen wie die Proben mit einer Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrol-Sulfonat in den Beispielen (I) und (II), wie durch die Kurven 61 und 62 gezeigt.
MESSUNG DER BEDECKUNG
Als nächstes wurden die Auswirkungen einer Polystyrol-Sulfonsäurekonzentration auf eine Bedeckung des Polystyrol-Sulfonats untersucht.
Zunächst wurde Aluminiumfolie dergestalt geschnitten, daß sie eine vorbestimmte Größe aufwies, und einer anodischen Oxidation bei einer Spannung von 8 V unterzogen zum Ausbilden einer Anodisierschicht auf der Aluminiumfolie. Danach wurde die Aluminiumfolie in eine Mischung aus Ethanolamin und einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit verschiedenen Polystyrol-Sulfonsäurekonzentrationen in einem Bereich von 0 bis 20 Gew.-% getaucht. Die Aluminiumfolie wurde getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht. Wie im Patentdokument 1 beschrieben, wurde danach eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht durch chemische Oxidationspoly merisation auf der Vorbeschichtungsschicht ausgebildet. Weiterhin wurden aufeinanderfolgend eine Graphitschicht und eine Silberpastenschicht auf dem leitenden Polymer ausgebildet zum Bilden eines Festelektrolytkondensatorelementes. Die Kapazität C des Elementes wurde bei 120 Hz gemessen und ein Änderungsverhältnis ΔC/CO (%) bezüglich einer Kapazität CO (%) bei einer Polystyrol-Sulfonsäurekonzentration von 0 Gew.-% wurde berechnet. Diese Beziehung ist in 5 gezeigt.
Die Ergebnisse von 5 zeigen, daß die Kapazität erhöht war, wenn bei Polystyrol-Sulfonsäurekonzentrationen von 0,01–10 Gew.-% eine dünne Polystyrol-Sulfonatschicht ausgebildet war. Folglich ist ersichtlich, daß Polystyrol-Sulfonat einen Festelektrolytkondensator mit einer hervorragenden Bedeckung liefern konnten.
VERÄNDERUNG DES LECKSTROMS IN EINEM FEUCHTIGKEITSBESTÄNDIGKEITSTEST UND AUSWIRKUNGEN DER SPANNUNGSBEHANDLUNG
Als nächstes wurde eine Veränderung des Leckstroms für Festelektrolytkondensatoren der Beispiele (VII) bis (X) untersucht, wenn die Festelektrolytkondensatoren in einer Feuchteeinwirkungskammer belassen wurden.
Zunächst wurde im Beispiel (VII) eine Vorbeschichtungsschicht in der gleichen Weise wie im Beispiel (I) ausgebildet. Speziell wurde eine Aluminiumfolie dergestalt geschnitten, daß sie eine vorbestimmte Größe aufweist, und einer anodischen Oxidation bei einer Spannung von 8 V unterzogen zum Ausbilden einer Anodisierschicht auf der Aluminiumfolie. Danach wurde die Aluminiumfolie für 30 Minuten in eine wäßrige Lösung getaucht, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% und Triethanolamin mit 1,1 Gew.-% miteinander vermischt waren, und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht. Danach wurde für 10 Minuten ein konstanter Strom mit einer Stromdichte (I) von 2 A/m² in einer wäßrigen Lösung, die Ammoniumadipat mit 7,5 Gew.-% und Ammonium-Dihydrogenphosphat mit 0,05 Gew.-% enthielt, zugeführt und eine Spannungsbehandlung in der folgenden Weise durchgeführt. Unter Verwendung der Aluminiumfolie mit der Vorbeschichtungsschicht als Anode und eines Behälter (Tank), der eine Anodisierlösung enthielt, als Kathode wurde eine angelegte Spannung auf 7,8 V mit einer Geschwindigkeit von 12 V/min erhöht und dann bei 7,8 V für 10 Minuten aufrechterhalten. Wie im Patentdokument 1 beschrieben, wurde danach eine leitende Polymerschicht, wie zum Beispiel eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht, auf der Vorbeschichtungsschicht durch chemische Oxidationspolymerisation ausgebildet. Weiterhin wurden auf dem leitenden Polymer zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators aufeinanderfolgend eine Graphitschicht und eine Silberpastenschicht ausgebildet.
Im Beispiel (VIII) wurde eine Vorbeschichtungsschicht in der gleichen Weise wie beim Beispiel (VII) ausgebildet. Danach wurde ohne eine Spannungsbehandlung eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht auf der Vorbeschichtungsschicht durch chemische Oxidationspolymerisation ausgebildet zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators.
Im Beispiel (IX) wurde eine Anodisierschicht in der gleichen Weise wie bei Beispiel (II) auf der Aluminiumfolie ausgebildet. Die Aluminiumfolie wurde für 30 Minuten in eine wäßrige Lösung getaucht, in der Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% Triethanolamin mit 1,0 Gew.-% und Adipinsäure mit 0,5 Gew.-% miteinander vermischt waren, und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht wie beim Beispiel (II). Dann wurde ein konstanter Strom mit einer Stromdichte (I) von 2 A/m² für 10 Minuten in einer wäßrigen Lösung zugeführt, die Ammoniumadipat mit 7,5 Gew.-% und Ammonium-Dihydrogenphosphat mit 0,05 Gew.-% enthielt, und eine Spannungsbehandlung durchgeführt. Wie im Patentdokument 1 beschrieben, wurde danach mittels chemischer Oxidationspolymerisation auf der Vorbeschichtungsschicht eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht ausgebildet. Weiterhin wurden aufeinanderfolgend auf dem leitenden Polymer eine Graphitschicht und eine Silberpastenschicht ausgebildet zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators.
Im Beispiel (X) wurde eine Vorbeschichtungsschicht in der gleichen Weise wie im Beispiel (IX) ausgebildet. Ohne eine Spannungsbehandlung wurde dann durch chemische Oxidationspolymerisation auf der Vorbeschichtungsschicht eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht, ausgebildet zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators.
Im Vergleichsbeispiel (iii) wurde eine Anodisierschicht auf einem Aluminiumsubstrat in der gleichen Weise wie beim Vergleichsbeispiel (ii) ausgebildet. Bei einem herkömmlichen Verfahren wurde das Aluminiumsubstrat für 30 Minuten in eine wäßrige Lösung getaucht, die Polystyrol-Sulfonsäure mit 1,5 Gew.-% enthielt, und dann getrocknet zum Ausbilden einer Vorbeschichtungsschicht auf der Anodisierschicht. Dann wurde ein konstanter Strom mit einer Stromdichte (I) von 2 A/m² für 10 Minuten in einer wäßrigen Lösung zugeführt, die Ammoniumadipat mit 7,5 Gew.-% und Ammonium-Dihydrogenphosphat mit 0,05 Gew.-% enthielt, und eine Spannungsbehandlung durchgeführt. Wie im Patentdokument 1 beschrieben, wurde danach eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht, auf der Vorbeschichtungsschicht durch chemische Oxidationspolymerisation ausgebildet. Weiterhin wurden auf dem leitenden Polymer aufeinanderfolgend eine Graphitschicht und eine Silberpastenschicht ausgebildet zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators.
Im Vergleichsbeispiel (iv) wurde eine Vorbeschichtungsschicht in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel (iii) ausgebildet. Ohne eine Spannungsbehandlung wurde dann eine leitende Polymerschicht, wie z. B. eine Polypyrrolschicht oder eine Polythiophenschicht, auf der Vorbeschichtungsschicht durch chemische Oxidationspolymerisation ausgebildet zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators.
Jede der Proben der Beispiele (VII) bis (X) und der Vergleichsbeispiele (iii) und (iv) wurde für 72 Stunden in der vorstehend erwähnte Feuchteeinwirkungskammer angeordnet und dann aus der Feuchteeinwirkungskammer herausgenommen. Spannungen von 2,5 V, 4,0 V und 6,3 V wurden für eine Minute angelegt und ein Leckstrom (LC) wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 6 gezeigt.
Die Ergebnisse von 6 zeigen, daß die Festelektrolytkondensatoren mit einer dünnen Vorbeschichtungsschicht aus Polystyrolsulfonat in den Beispielen (VII), (VIII), (IX) und (X), wie durch die Linien 43–46 dargestellt, bei den entsprechenden Spannungen kleine Leckströme aufwiesen wie die Festelektrolytkondensatoren in den Vergleichsbeispielen (iii) und (iv), wie durch die Linien 41 und 42 gezeigt. Weiterhin hatten die Festelektrolytkondensatoren des Vergleichsbeispiels (iii) und der Beispiele (VII) und (IX), die nach der Bildung der Vorbeschichtungsschicht einer Spannungsbehandlung unterzogen wurden, kleinere Leckströme als die Festelektrolytkondensatoren des Vergleichsbeispiels (iv) und der Beispiele (VIII) und (X), die nicht einer Spannungsbehandlung unterzogen wurden.
Wie oben beschrieben, hilft gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorbeschichtung mit Polystyrolsulfat, einen Leckstrom verglichen zu einer herkömmlichen Vorbeschichtungsschicht mit Polystyrol-Sulfonsäure zu verringern und hilft, eine Abdeckung zu erhöhen. Folglich liefert die vorliegende Erfindung einen Festelektrolytkondensator mit einer großen Kapazität und einem niedrigen ESR bei einem kompakten Aufbau.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind ein erster Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt 9 und ein zweiter Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt 9 auf beiden Seiten des Anodenabschnitts 11 vorgesehen. Weiterhin sind auf dem ersten und dem zweiten Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt 9 ein erster Anodenanschluß bzw. zweiter Anodenanschluß vorgesehen. Zwischen dem ersten Anodenanschluß und dem Kathodenabschnitt ist mittels einer Spannungsquelle eine Spannung angelegt. Zwischen den zweiten Anodenanschluß und den Kathodenabschnitt ist eine Last geschaltet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Festelektrolytkondensator mit solch einem Übertragungsleitungsaufbau beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Festelektrolytkondensator mit einem allgemeinen Aufbau anwendbar, der einen Anodenanschluß-Verbindungsabschnitt enthält, auf dem ein Anodenanschluß vorgesehen ist.
Ein Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung wird in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen verwendet. Weiterhin wird ein Festelektrolytkondensator mit einem Übertragungsleitungsaufbau verwendet zum Stabilisieren von Kopplungsschaltungen oder Spannungsversorgungsschaltungen in Spannungsversorgungen.
Bei der obigen Ausführungsform werden für eine leitende Polymerschicht, die als ein Festelektrolyt dient, lediglich Polypyrrol und 3,4-Ethylen-Dioxy-Thiophen verwendet. Die leitende Polymerschicht ist jedoch nicht auf diese leitenden Polymere eingeschränkt. Irgendein ein leitendes Polymer kann als leitendes Polymer verwendet werden.

Claims

Festelektrolytkondensator (100) mit: einem Aluminiumsubstrat (1) mit einer aufgerauhten Oberfläche, einer Anodisierschicht (2), die auf der aufgerauhten Oberfläche des Aluminiumsubstrats (1) ausgebildet ist, einer Polystyrol-Sulfonatschicht (4), die auf einem Abschnitt der Anodisierschicht (2) ausgebildet ist, und einer leitenden Polymerschichtlage (20; 5; 6), die als ein Festelektrolyt auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) so ausgebildet ist, dass die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) zwischen der Anodisierschicht (2) und der leitenden Polymerschichtlage gefügt ist, wobei die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) ein Reaktionsprodukt aus einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung und einer chemischen Substanz aufweist, die zumindest einen Stoff aus der Gruppe bestehend aus Amin, Aminsalz, welches durch Reaktion eines Amins und einer organischen Säure hergestellt wurde, Ammoniumsalz einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure, und Ammoniakwasser enthält, und durch Tauchen des Aluminiumsubstrats (1) in eine wässrige Lösung und Trocknen des Aluminiumsubstrats (1) erhältlich ist, wobei die wässrige Lösung zubereitet ist durch Hinzufügen der chemischen Substanz zu der Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% zum Einstellen eines pH-Wertes der wässrigen Lösung in einem Bereich von 2 bis 6.
Festelektrolytkondensator (100) nach Anspruch 1, bei dem das Amin Triethylamin und/oder Triethanolamin beinhaltet, wobei das Aminsalz mindestens eines der Aminsalze beinhaltet, die ein Reaktionsprodukt zwischen dem Amin und zumindest einer der Säuren ist, die aus der Säurengruppe ausgewählt ist, die aus Borsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Zitronensäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure und das Ammoniumsalz zumindest ein Ammoniumborat und/oder ein Ammoniumadipat und/oder ein Ammoniumsebacat und/oder ein Ammoniumdodecanoat beinhaltet.
Festelektrolytkondensator (100) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Anodenabschnitt (11), der den Abschnitt der Anodisierschicht (2) auf dem Aluminiumsubstrat (1) beinhaltet, einen Kathodenabschnitt (10), der die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) auf dem Abschnitt der Anodisierschicht und die leitende Polymerschicht auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) beinhaltet, wobei der Kathodenabschnitt (10) einen Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8) aufweist, der auf der leitenden Polymerschichtlage (20; 5; 6) ausgebildet ist, und einen Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9), der an einem anderen Abschnitt des Aluminiumsubstrats (1) als dem Anodenabschnitt (11) ausgebildet ist.
Festelektrolytkondensator (100) nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend: einen Kathodenanschluss, der mit dem Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8) verbunden ist; einen Anodenanschluss, der mit dem Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist; und ein Gehäuse aus synthetischem Harz oder isolierendem Material.
Festelektrolytkondensator (100) nach Anspruch 1, wobei der Festelektrolytkondensator (100) Folgendes aufweist: einen Anodenabschnitt (11), der einen mittleren Abschnitt des Aluminiumsubstrats (1) aufweist; einen ersten und einen zweiten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9), die auf beiden Seiten des Anodenabschnitts (11) angeordnet sind, und einen Kathodenabschnitt (10) gegenüber dem Anodenabschnitt, der die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) auf dem Abschnitt der Anodisierschicht (2) und die leitende Polymerschichtlage (20; 5; 6) auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) enthält, wobei der Kathodenabschnitt (10) einen Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8) aufweist, der über der leitenden Polymerschichtlage (20; 5; 6) ausgebildet ist.
Festelektrolytkondensator (100) nach Anspruch 5, der weiterhin aufweist: einen Kathodenanschluss, der mit dem Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt verbunden ist; einen ersten Anodenanschluss, der mit dem ersten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist; einen zweiten Anodenanschluss, der mit zweiten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist; und ein Gehäuse aus synthetischem Harz oder isolierendem Material.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Aufrauhen einer Oberfläche eines Aluminiumsubstrats (1), Ausbilden einer Anodisierschicht (2) auf der Oberfläche des Aluminiumsubstrats (1), Ausbilden einer Polystyrol-Sulfonatschicht (4) auf einem Abschnitt der Anodisierschicht (2); und Ausbilden einer leitenden Polymerschichtlage (20; 5; 6) als ein Festelektrolyt auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4), wobei der Schritt des Ausbildens der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) aufweist: Hinzufügen von zumindest einem der Stoffe aus der Gruppe bestehend aus Amin, einem Aminsalz, das durch Reaktion eines Amins mit einer organischen Säure hergestellt wurde, einem Ammoniumsalz einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure und Ammoniakwasser zu einer Polystyrol-Sulfonsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% zum Herstellen einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 2 bis 6, Tauchen des Aluminiumsubstrats (1) in die wässrige Lösung; und Trocknen des Aluminiumsubstrats (1).
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Amin Triethylamin und/oder Triethanolamin beinhaltet, wobei das Aminsalz zumindest eines der Aminsalze beinhaltet, die hergestellt werden durch Reaktion des Amins mit zumindest einer Säure aus der Gruppe bestehend aus Borsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Zitronensäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellitsäure, und wobei das Ammoniumsalz ein Ammoniumborat und/oder ein Ammoniumadipat und/oder ein Ammoniumsebacat und/oder ein Ammoniumdodecanoat beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, das weiterhin den Schritt aufweist: Durchführen einer Spannungsbehandlung mit einer wässrigen Lösung, die ein Ammoniumsalz einer organischen Säure wie Adipinsäure oder Zitronensäure enthält, nach dem Schritt des Ausbildens der Polystyrol-Sulfonatschicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem ein Anodenabschnitt (11) so ausgebildet wird, dass er den Abschnitt der Anodisierschicht (2) auf dem Aluminiumsubstrat (1) beinhaltet, ein Kathodenabschnitt (10) so ausgebildet wird, dass er die Polystyrol-Sulfonatschicht (4) auf dem Abschnitt der Anodisierschicht (2), die leitende Polymerschicht auf der Polystyrol-Sulfonatschicht (4) und einen Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8), der auf der leitenden Polymerschicht (20; 5; 6) ausgebildet ist, beinhaltet und ein Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) an einem anderen Abschnitt des Aluminiumsubstrats (1) als dem Anodenabschnitt (11) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, des Weiteren mit: Ausbilden zumindest eines Kathodenanschlusses, der mit dem Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8) verbunden ist, und zumindest eines Anodenanschlusses, der mit dem Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist; und Ausbilden eines Gehäuses aus synthetischem Harz oder isolierendem Material.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, des Weiteren mit: Ausbilden der Anodisierschicht (2) auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats (1); Ausbilden eines Anodenabschnitts (11), der einen mittleren Abschnitt des Aluminiumsubstrats (1) aufweist; Ausbilden eines ersten und eines zweiten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitts (9), die auf beiden Seiten des Anodenabschnitts (11) angeordnet sind, und Ausbilden einen Kathodenabschnitts (10) gegenüber dem Anodenabschnitt (11).
Verfahren nach Anspruch 12, des Weiteren mit: Ausbilden eines Kathodenanschlusses, der mit dem Kathodenanschluss-Verbindungsabschnitt (8) verbunden ist; Ausbilden eines ersten Anodenanschlusses, der mit dem ersten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist; Ausbilden eines zweiten Anodenanschlusses, der mit dem zweiten Anodenanschluss-Verbindungsabschnitt (9) verbunden ist, und Ausbilden eines Gehäuses aus synthetischem Harz oder isolierendem Material.