DE69737225T2

DE69737225T2 - Herstellungverfahren für einen Festelektrolytkondensator

Info

Publication number: DE69737225T2
Application number: DE69737225T
Authority: DE
Inventors: Takashi Minato-ku Fukaumi; Tomohide Minato-ku Date; Atushi Minato-ku Kobayashi
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: KR100279098B1; EP0844630A2; JPH10149954A; KR19980042604A; JP3228155B2; US6086642A; EP0844630B1; DE69737225D1; EP0844630A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators unter Verwendung eines elektrisch leitenden Polymers (beispielsweise Polypyrrol, Polythiophen und Polyanilin) als fester Elektrolyt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In vergangenen Jahren wurden elektronische Komponenten mehr und mehr miniaturisiert und deren Arbeitsgeschwindigkeit und -frequenz wurden höher und höher. Diese Tendenz erforderte es, die Leistung oder Eigenschaften von Kondensatoren in einen Hochfrequenzbereich zu verbessern.
Üblicherweise weist ein chipartiger fester Elektrolytkondensator einen porösen Kondensatorkörper oder -sinterkörper auf, der üblicherweise durch Sintern eines Pulvers aus einem Ventilmetall, wie Tantal (Ta) und Aluminium (Al), hergestellt ist. Der poröse Kondensatorkörper dient als Anode. Eine Oxidschicht des Ventilmetalls ist auf der vergrößerten Oberfläche des porösen Kondensatorkörpers gebildet. Die Oxidschicht dient als Dielektrikum. Eine feste Elektrolytschicht ist auf der Oxidschicht gebildet. Die feste Elektrolytschicht dient als Kathode. Eine Anodenstromzuleitung ist elektrisch mit dem als Anode dienenden Kondensatorkörper verbunden. Eine Kathodenstromzuleitung ist über eine elektrisch leitende Schicht, die auf der festen Elektrolytschicht gebildet ist, elektrisch mit der als Kathode dienenden festen Elektrolytschicht verbunden.
Der poröse Kondensatorkörper, die Oxidschicht, die feste Elektrolytschicht, die elektrisch leitende Schicht, die Anodenstromzuleitung und die Kathodenstromzuleitung sind von einem Harzgehäuse auf eine solche Art und Weise umschlossen, dass die äußeren Teile der Anoden- und Kathodenstromzuleitung aus dem Gehäuse herausragen.
Die feste Elektrolytschicht hat die Funktion, die Kathodenstromzuleitung mit der gesamten Oberfläche des auf dem Kondensatorkörper gebildeten Dielektrikums (d.h. der Oxidschicht) elektrisch zu verbinden. Unter diesem Gesichtspunkt ist es deshalb wünschenswert, dass die feste Elektrolytschicht ein Stoff mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit ist. Andererseits muss die feste Elektrolytschicht eine Heilfunktion zum Beseitigen eines elektrischen Kurzschlusses aufgrund von Defekten im Dielektrikum aufweisen.
Folglich kann ein Metall, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit, jedoch keine dielektrische Heilfunktion aufweist, nicht als feste Elektrolytschicht verwendet werden. Demzufolge wurde im Allgemeinen üblicherweise Mangandioxid (MnO₂) als feste Elektrolytschicht verwendet, weil MnO₂ die Eigenschaft aufweist, dass dieses aufgrund der durch einen Kurzschlussstrom erzeugten Wärme von einem elektrischen Leiter in einen Isolator umgewandelt wird.
MnO₂ weist jedoch die Problematik einer verhältnismäßig geringen elektrischen Leitfähigkeit von ungefähr 0,1 S/cm auf. Um diese Problematik zu überwinden, wurden einige verbesserte Kondensatoren unter Verwendung eines 7,7,8,8-Tetracyanochinodimethan(TCQN)-Komplexes mit einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit als feste Elektrolytschicht entwickelt.
Kürzlich wurden verschiedene Kondensatoren unter Verwendung eines dieser elektrisch leitfähigen Polymere, wie Polypyrrol, Polyanilin und Polythiophen, als feste Elektrolytschicht energisch entwickelt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass diese elektrisch leitenden Polymere eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 10 bis 100 S/cm aufweisen.
Es ist bekannt, dass diese elektrisch leitenden Polymerschichten auf der Oxidschicht durch ein "elektrolytisches Polymerisationsverfahren" oder ein "chemisch-oxidatives Polymerisationsverfahren" erzeugt werden können.
Ein erstes und ein zweites Beispiel für die herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des festen Elektrolytkondensators durch das chemisch-oxidative Polymerisationsverfahren sind in 1 und 2 gezeigt, welche in der 1992 veröffentlichten nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-94110 offenbart sind.
In dem ersten in 1 gezeigten herkömmlichen Beispiel wird eine geätzte Aluminiumfolie, deren Oberfläche mit einem Dielektrikum bedeckt ist, im Schritt S101 mit einer Lösung eines Oxidationsmittels imprägniert. Die imprägnierte Lösung des Oxidationsmittels wird dann im Schritt S102 getrocknet. Anschließend wird die geätzte Aluminiumfolie einem Pyrrol in der Dampfphase ausgesetzt oder mit einem Pyrrol in der Dampfphase in Kontakt gebracht, um das Pyrrol aufgrund der Wirkung des imprägnierten Oxidationsmittels durch chemisch-oxidative Polymerisation zu polymerisieren. Als Ergebnis davon wird im Schritt S103 eine Polypyrrolschicht auf dem Dielektrikum der Aluminiumfolie gebildet.
Nach diesem Schritt S103 wird die Folie im Schritt S104 gereinigt, um verbliebenes Oxidationsmittel und Pyrrol zu entfernen und im Schritt S105 getrocknet. Dadurch wird die Polypyrrolschicht auf dem Dielektrikum des Kondensatorkörpers als elektrisch leitende Polymerschicht gebildet.
In dem in 2 gezeigten zweiten herkömmlichen Beispiel wird eine geätzte Aluminiumfolie, deren Oberfläche mit einem Dielektrikum bedeckt ist, im Schritt S201 mit einer Lösung eines Oxidationsmittels imprägniert. Dieser Schritt S201 ist der gleiche wie der Schritt S101 in 1.
Anschließend wird die geätzte Aluminiumfolie in eine wässrige Lösung von Pyrrol eingetaucht, um das Pyrrol aufgrund der Wirkung des imprägnierten Oxidationsmittels durch chemisch-oxidative Polymerisation zu polymerisieren. Als Folge davon wird in dem Schritt S202 eine Polypyrrolschicht auf dem Dielektrikum der Aluminiumfolie gebildet.
Nach dem Schritt S202 wird die Folie im Schritt S203 gereinigt, um verbliebenes Oxidationsmittel und Pyrrol zu entfernen, und dann im Schritt S204 getrocknet. Die Polypyrrolschicht wird dadurch auf dem Dielektrikum des Kondensatorkörpers als elektrisch leitende Polymerschicht gebildet.
In den Schritten S101 und S201 wird beispielsweise eine Methanollösung von Eisen(III)dodecylbenzolsulfonat als Oxidationsmittellösung verwendet. Die Viskosität des Oxidationsmittels ist auf 100 Centipoise (cP) (100 cP = 100 mPa·s) oder weniger eingestellt, um die Herstellungseffizienz nicht zu verringern.
Ein drittes Beispiel für die herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des festen Elektrolytkondensators unter Verwendung sowohl des elektrolytischen Polymerisations- als auch des chemisch-oxidativen Polymerisationsverfahrens ist in 3 gezeigt, welches in der 1993 veröffentlichten nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-62863 offenbart ist.
3 zeigt nur die Schritte des chemisch-oxidativen Polymerisationsverfahrens in dem dritten Beispiel.
Im Schritt S301 wird eine geätzte Aluminiumfolie, deren Oberfläche mit einem Dielektrikum bedeckt ist, in eine entdotierte Polyanilinlösung eingetaucht. Im Schritt S302 wird die geätzte Aluminiumfolie weiter in eine Butanollösung von Naphthalensulfonsäure eingetaucht, wodurch das entdotierte Polyanilin aufgrund der Wirkung des imprägnierten Oxidationsmittels durch eine chemisch-oxidative Polymerisation polymerisiert. Als Folge davon wird im Schritt S302 eine Polyanilinschicht auf dem Dielektrikum der Aluminiumfolie gebildet.
Im Schritt S303 wird die Aluminiumfolie getrocknet, um die darauf verbliebenen Lösungen zu entfernen. Die Polyanilinschicht wird demzufolge auf dem Dielektrikum des Kondensatorkörpers als elektrisch leitende Polymerschicht gebildet.
Im Schritt S301 ist die spezifische Viskosität der entdotierten Polyanilinlösung auf gleich oder größer als 0,3 g/100 ml und geringer als 0,4 g/100 ml eingeschränkt. Nach dem chemisch-oxidativen Polymerisationsverfahren wird ferner ein elektrolytisches Polymerisationsverfahren durchgeführt.
In den oben erläuterten ersten und zweiten Beispielen für die herkömmlichen Herstellungsverfahren, die in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-94110 offenbart sind, ist die Viskosität der Lösung des Oxidationsmittels jedoch gering eingestellt. Deshalb besteht das Problem, dass die erforderliche Anzahl von Wiederholungen der Polymerisationsverfahren, um eine gewünschte Dicke der elektrisch leitenden Polymerschicht zu erreichen, hoch wird. Dieses Problem wird durch die Tatsache verursacht, dass die geringe Viskosität eine geringe Konzentration des Oxidationsmittels in der Lösung bedeutet und folglich die Menge des festen Elektrolyten (d.h. des elektrisch leitenden Polymers), der in jedem Polymerisationsverfahren erzeugt wird, gering ist.
Um die erforderliche Anzahl von Wiederholungen der Polymerisationsverfahren zu verringern, muss die Viskosität (d.h. die Konzentration) der Lösung des Oxidationsmittels erhöht werden. In diesem Fall ergibt sich jedoch ein anderes Problem dergestalt, dass die Kapazitätseintrittswahrscheinlichkeit gering wird.
Das gleiche oben beschriebene Problem trifft für das dritte Beispiel für die herkömmlichen Herstellungsverfahren zu, das in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-62863 offenbart ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators, das die erforderliche Anzahl von Wiederholungen von Anhaftungsschritten eines Oxidationsmittels und eines Monomers eines elektrisch leitenden Polymers an ein Dielektrikum des Kondensators verringert, während die Kapazitätseintrittswahrscheinlichkeit auf einem zufriedenstellend hohen Niveau gehalten wird.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators, das die Kondensatoreigenschaften verbessert.
Die obigen Gegenstände sowie andere Gegenstände, die nicht ausdrücklich erwähnt sind, werden für einen Fachmann anhand der folgenden Beschreibung klar werden. Ein Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte (a) bis (f):

In dem Schritt (a) wird ein poröser Kondensatorkörper aus einem Ventilmetall hergestellt. Der Körper dient als Anode des Kondensators. In dem Schritt (b) wird eine Oxidschicht aus dem Ventilmetall hergestellt, um die Oberfläche des Kondensatorkörpers abzudecken. Die Oxidschicht dient als Dielektrikum des Kondensators. In dem Schritt (c) wird der Kondensatorkörper mit der Oxidschicht mit einer Lösung eines Oxidationsmittels in Kontakt gebracht, um bei einer Arbeitstemperatur unter einem Arbeitsdruck eine Anhaftung der Lösung an die Oxidschicht zu bewirken. Die Lösung des Oxidationsmittels weist bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Viskosität im Bereich von 200 mPa·s (cP) bis 500 mPa·s (cP) auf. In dem Schritt (d) wird die auf der Oxidschicht anhaftende Lösung des Oxidationsmittels getrocknet, um das Lösungsmittel der anhaftenden Lösung zu entfernen und das Oxidationsmittel auf der Oxidschicht zurückzulassen. Das auf der Oxidschicht zurückgelassene Oxidationsmittel liegt bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck in der Festphase vor. In dem Schritt (e) wird der Kondensatorkörper mit der Oxidschicht mit einem Monomer eines elektrisch leitenden Polymers in Kontakt gebracht, um bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Anhaftung des Monomers an die Oxidschicht zu bewirken. In dem Schritt (f) wird das auf der Oxidschicht anhaftende Monomer des elektrisch leitenden Polymers infolge der Oxidationswirkung des auf der Oxidschicht zurückgelassenen Oxidationsmittels polymerisiert, wodurch eine Schicht des elektrisch leitenden Polymers auf der Oxidschicht gebildet wird.

Die obigen Schritte (c), (d), (e) und (f) werden wiederholt, bis eine gewünschte Dicke der Schicht des elektrisch leitenden Polymers erreicht ist.
Bei der Herstellung eines Elektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kondensatorkörper mit der Oxidschicht mit einer Lösung eines Oxidationsmittels in Kontakt gebracht, um in dem Schritt (c) eine Anhaftung der Lösung an die Oxidschicht zu bewirken, und die auf der Oxidschicht anhaftende Lösung des Oxidationsmittels wird getrocknet, um in dem Schritt (d) das Lösungsmittel der anhaftenden Lösung zu entfernen und das Oxidationsmittel auf der Oxidschicht zurückzulassen. Das auf der Oxidschicht zurückgelassene Oxidationsmittel liegt nach dem Schritt (d) bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck in der Festphase vor.
Es ist daher für das auf der Oxidschicht zurückgelassene Oxidationsmittel schwierig, Porenöffnungen des porösen Kondensatorkörpers zu schließen. Dies bedeutet, dass die Lösung des Oxidationsmittels leicht in die Porenöffnungen des Kondensatorkörpers eintritt, wenn der Schritt (c) ein zweites Mal durchgeführt wird, und dass das elektrisch leitende Polymer selbst in den Porenöffnungen des Kondensatorkörpers durch Polymerisation des Monomers erzeugt wird.
Des Weiteren kann die Lösung des Oxidationsmittels ohne jegliche Probleme in die Porenöffnungen des Kondensatorkörpers eintreten, da die Lösung des Oxidationsmittels bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Viskosität im Bereich von 200 mPa·s (cP) bis 500 mPa·s (cP) aufweist. Die Viskosität und Konzentration des Oxidationsmittels ist auch nicht übermäßig gering.
Demzufolge kann die Anzahl der erforderlichen Wiederholungen von Anhaftungsschritten des Oxidationsmittels und des Monomers des elektrisch leitenden Polymers an das Dielektrikum des Kondensators, bis eine gewünschte Dicke der elektrisch leitenden Polymerschicht erreicht wird, verringert werden, während die Kapazitätseintrittswahrscheinlichkeit auf einem zufriedenstellend hohen Niveau gehalten wird.
Zusätzlich weist das Verhältnis des Oxidationsmittels und des Monomers einen beinahe stöchiometrischen Wert auf, da die Viskosität der Lösung des Oxidationsmittels auf den Bereich von 200 mPa·s (cP) bis 500 mPa·s (cP) eingeschränkt ist. Die Kondensatoreigenschaften sind daher verbessert.
Der Grund dafür, dass die Viskosität des Oxidationsmittels auf den Bereich von 100 mPa·s (cP) bis 500 mPa·s (cP) beschränkt ist, ist wie folgt.
Wenn die Viskosität des Oxidationsmittels weniger als 100 mPa·s (cP) beträgt, wird die Konzentration des Oxidationsmittels übermäßig gering und das Verhältnis des Oxidationsmittels und des Monomers ist weit davon entfernt, stöchiometrisch zu sein (d.h. die Menge des Monomers ist übermäßig groß). Deshalb wird die erforderliche Anzahl von Wiederholungen der Schritte (c), (d), (e) und (f) übermäßig groß sein und die Kondensatoreigenschaften werden sich verschlechtern.
Wenn die Viskosität des Oxidationsmittels größer als 500 mPa·s (cP) ist, ist es für das Oxidationsmittel schwierig, in die Porenöffnungen des Kondensatorkörpers einzutreten. Folglich wird die Kapazitätseintrittswahrscheinlichkeit gering sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Arbeitstemperatur etwa gleich der Raumtemperatur und der Arbeitsdruck etwa gleich dem Atmosphärendruck. Die obigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit dieser Temperatur und diesem Druck erfolgreich erzielt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Arbeitstemperatur im Bereich von 10 bis 30 (= 20 ± 10) °C und der Arbeitsdruck im Bereich von 0,8 bis 1,2 (= 1,0 ± 0,2) atm. Die obigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in diesen Bereichen erfolgreich erzielt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben große Anstrengungen unternommen, um die obigen bereits unter "Beschreibung des Standes der Technik" beschriebenen Probleme zu lösen. Als Ergebnis davon haben sie herausgefunden, dass nach dem Trocknungsschritt eine zähflüssige Schicht des Oxidationsmittels auf der Oberfläche des Kondensatorkörpers gebildet wird und dass die Eingänge der Porenöffnungen des porösen Kondensatorkörpers durch die zähflüssige Beschichtung verschlossen sind. Die Beschichtung verhindert, dass die Lösung des Oxidationsmittels in die Porenöffnungen des Körpers eintritt, wodurch die Kapazitätseintrittswahrscheinlichkeit verringert wird. Die vorliegende Erfindung mit den obigen Schritten (a) bis (f) wurde aufgrund des so herausgefundenen Wissens gemacht.
In der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise Tantal (Ta), Aluminium (Al), Niob (Nb), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Magnesium (Mg), Silicium (Si) oder dgl. als Ventilmetall verwendet werden.
Der Kondensatorkörper liegt üblicherweise in Form eines porösen Sinterkörpers vor. Er kann jedoch in irgendeiner anderen Form vorliegen. Beispielsweise wird der Kondensatorkörper durch eine gerollte Folie, ein gesintertes Pulver oder eine geätzte, gerollte Folie gebildet.
Die Oxidschicht wird üblicherweise durch anodische Oxidation des Kondensatorkörpers gebildet. Es kann jedoch irgendein anderes Verfahren verwendet werden.
Als Oxidationsmittel kann vorzugsweise ein aromatisches Metallsulfonat, wie Eisentoluolsulfonat, Eisenbenzolsulfonat, Eisennaphthalensulfonat und Kupfernaphthalensulfonat, verwendet werden. Der Grund hierfür ist, dass damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung erfolgreich erzielt werden können.
Als Lösungsmittel des Oxidationsmittels wird vorzugsweise ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und Butanol, verwendet. Der Grund hierfür ist, dass ein Alkohol bei der Arbeitstemperatur und dem Arbeitsdruck zum Verdampfen neigt und deshalb die Entfernung des Lösungsmittels leicht realisiert werden kann.
Als Monomer des elektrisch leitenden Polymers können vorzugsweise Pyrrol, Thiophen oder Anilin verwendet werden. Der Grund hierfür ist, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung damit erfolgreich erzielt werden.
Der Schritt (c) des Inkontaktbringens mit der Lösung des Oxidationsmittels kann durch irgendein Verfahren, wie Eintauchen, durchgeführt werden, falls die Lösung bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck an die Oxidschicht anhaftet.
Der Trocknungsschritt (d) kann durch irgendein Trocknungsverfahren durchgeführt werden, falls das Lösungsmittel der anhaftenden Lösung entfernt wird und das Oxidationsmittel auf der Oxidschicht zurückgelassen wird.
Der Schritt (e) des Inkontaktbringens mit dem Monomer kann durch irgendein Verfahren, wie Eintauchen, durchgeführt werden, falls das Monomer an die Oxidschicht anhaftet.
Der Polymerisationsschritt (f) des Monomers kann durch irgendein Polymerisationsverfahren durchgeführt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun zur leichten Umsetzung in die Praxis unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Fließschema, das den Verfahrensablauf eines ersten Beispiels eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators zeigt.
2 ist ein Fließschema, das den Verfahrensablauf eines zweiten Beispiels eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators zeigt.
3 ist ein Fließschema, das den Verfahrensablauf eines dritten Beispiels eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators zeigt.
4 ist ein Fließschema, das den Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht eines chipartigen festen Elektrolytkondensators gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen.
BEISPIELE
Bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung und ein Vergleichsbeispiel werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
ERSTES BEISPIEL
Es wurde ein wie in 5 gezeigter chipartiger fester Elektrolytkondensator hergestellt.
Zunächst wurde als Vorverfahren in dem Schritt S1 in 4 ein poröser Kondensatorkörper oder -sinterkörper 2 durch Sintern eines Pulvers von Tantal (Ta) hergestellt. Der Körper 2 wies einen in das obere Ende des Körpers 2 eingesetzten Anodendraht 1 auf. Der Anteil der Leerstellen des Körpers betrug 67 %. Der Körper 2 weist eine zylindrische Form auf, dessen Durchmesser und Höhe 1 mm betragen.
Als Nächstes wurde der poröse Körper 2 einer anodischen Oxidation unterzogen, indem eine Spannung von 15 V in einer wässrigen Lösung von Phosphorsäure angelegt wurde, wodurch die Tantaloxidschicht 3 auf der Oberfläche des Körpers 2 gebildet wurde.
Anschließend wurde in dem Schritt S2 der Tantalanodenkörper 2 mit der Tantaloxidschicht 3 für 30 Sekunden in eine Butanollösung von p-Eisen(III)toluolsulfonat, das als Oxidationsmittel dient, eingetaucht. Diese Lösung wies eine Viskosität von 200 mPa·s (cP) und eine Konzentration von 50 Gew.-% auf.
In dem Schritt S3 wurde der in der Butanollösung eingetauchte Körper 2 bei einer Temperatur von 23 ± 3 °C unter Atmosphärendruck für 5 Minuten getrocknet.
In dem Schritt S4 wurde der getrocknete Körper 2 für 30 Sekunden Pyrrol in der Flüssigphase, das als Monomer dient, eingetaucht.
In dem Schritt S5 wurde der in Pyrrol eingetauchte Körper 2 einer Polymerisation des an die Oxidschicht 3 anhaftenden Pyrrols bei einer Temperatur von 23 ± 3 °C unter Atmosphärendruck für 30 Minuten unterzogen. Dadurch wurde auf der Oxidschicht 3 eine Polypyrrolschicht 4 gebildet, die als elektrisch leitende Polymerschicht dient.
In dem Schritt S6 wurde der polymerisierte Körper 2 mit Methanol bei einer Temperatur von 23 ± 3 °C unter Atmosphärendruck gereinigt.
In dem Schritt S7 wurde der gereinigte Körper 2 bei einer Temperatur von 23 ± 3 °C unter Atmosphärendruck getrocknet.
Die Schritt S2 bis S7 wurden sechsmal wiederholt.
Anschließend wurden in Schritt S8 als Nachverfahren eine Graphitschicht 5 und eine Silberpastenschicht 6 aufeinanderfolgend auf der so gebildeten Polypyrrolschicht 4 gebildet. Ein inneres Ende einer Kathodenstromzuleitung 9a wurde auf der Silberpastenschicht 6 mittels eines elektrisch leitenden Klebers 7 angebracht. Ein inneres Ende einer Anodenstromzuleitung 8 wurde an den Anodendraht 1 geschweißt. Der poröse Kondensatorkörper 2, die Oxidschicht 3, die feste Elektrolytschicht 4, die elektrisch leitenden Schichten 5 und 6, die Anodenstromzufuhrleitung 8 und die Kathodenstromzufuhrleitung 9 sind von einem Epoxyharzgehäuses 10 auf eine solche Art und Weise umschlossen, dass die äußeren Teile der Anoden- und Kathodenstromzufuhrleitungen 8 und 9 aus dem Gehäuse 10 herausragen.
Auf diese Weise wurde der in 5 gezeigte feste Elektrolytkondensator hergestellt.
Die Kapazität, der dielektrische Tangens (tan δ) bei einer Frequenz 1 kHz und der Ersatz-Folienwiderstand (ESR) bei einer Frequenz von 100 kHz des so hergestellten Kondensators wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
ZWEITES BEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen in dem ersten Beispiel hergestellt, außer, dass die Butanollösung von p-Eisen(III)-Toluolsulfonat, die als Oxidationsmittel dient, eine Viskosität von 350 mPa·s (cP) und eine Konzentration von 60 Gew.-% aufwies, und die Schritte S2 bis S7 viermal wiederholt wurden.
Die Kapazität, der tan δ und der ESR des so hergestellten Kondensators waren ungefähr gleich zu denjenigen des ersten Beispiels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
DRITTES BEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen in dem ersten Beispiel hergestellt, außer, dass die Butanollösung von p-Eisen(III)toluolsulfonat, die als Oxidationsmittel dient, eine Viskosität von 500 mPa·s (cP) und eine Konzentration von 60 Gew.-% aufwies, und die Schritte S2 bis S7 dreimal wiederholt wurden.
Die Kapazität, der tan δ und der ESR des so hergestellten Kondensators waren ungefähr gleich zu denjenigen des ersten Beispiels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
VIERTES BEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen im ersten Beispiel hergestellt, außer, dass 3,4-Dimethylthiophen anstelle von Pyrrol als Monomer verwendet wurde, und die Schritte S2 bis S7 sechsmal wiederholt wurden.
Die Kapazität, der tan δ und der ESR des so hergestellten Kondensators waren ungefähr gleich zu denjenigen des ersten Beispiels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
FÜNFTES BEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen im ersten Beispiel hergestellt, außer, dass 3,4-Dimethylthiophen anstelle von Pyrrol als Monomer verwendet wurde, die Viskosität der Lösung des Oxidationsmittels auf 400 mPa·s (cP) eingestellt war, und die Schritte S2 bis S7 dreimal wiederholt wurden.
Die Kapazität, der tan δ und der ESR des so hergestellten Kondensators waren ungefähr gleich zu denjenigen des ersten Beispiels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
SECHSTES BEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen in dem ersten Beispiel hergestellt, außer, dass eine Methanollösung von Eisen(III)naphthalensulfonat mit einer Viskosität von 350 cP anstelle der Butanollösung von p-Eisen(III)toluolsulfonat als Oxidationsmittel verwendet wurde, 3,4-Dimethylthiophen anstelle von Pyrrol als Monomer verwendet wurde, und die Schritte S2 bis S7 viermal wiederholt wurden.
Die Kapazität, der tan δ und der ESR des so hergestellten Kondensators waren ungefähr gleich zu denjenigen des ersten Beispiels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIEL
Ein fester Elektrolytkondensator wurde durch die gleichen Verfahrensschritte S1 bis S8 wie diejenigen in dem ersten Beispiel hergestellt, außer, dass eine Methanollösung von Eisen(III)dodecylbenzolsulfonat mit einer Viskosität von 150 cP (welche in den ersten und zweiten Beispielen der zuvor beschriebenen herkömmlichen Verfahren verwendet wird) als Lösung des Oxidationsmittels verwendet wurde, und die Schritte S2 bis S7 achtmal wiederholt wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wurde gefunden, dass die Kapazität geringer war als diejenige des ersten Beispiels und dass der tan δ und der ESR höher waren als diejenigen des ersten Beispiels.
Wie oben beschrieben, sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators die Kapazitätseigenschaften verbessert.
Während die bevorzugten Formen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, umfasst die Erfindung auch dem Fachmann offensichtliche Modifikationen, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators, umfassend die Schritte: (a) Erzeugen eines porösen Kondensatorkörpers (2) aus einem Ventilmetall (S1), wobei der Körper als Anode des Kondensators dient; (b) Erzeugen einer Oxidschicht (3) auf dem Ventilmetall, um eine Oberfläche des Kondensatorkörpers (2) abzudecken, wobei die Oxidschicht als Dielektrikum des Kondensators dient; (c) Inkontaktbringen des Kondensatorkörpers (2), der die Oxidschicht (3) aufweist, mit einer Lösung eines Oxidationsmittels (S2), um bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Anhaftung der Lösung an die Oxidschicht zu bewirken, wobei die Lösung des Oxidationsmittels bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Viskosität im Bereich von 200 mPa·s (cP) bis 500 mPa·s (cP) aufweist; (d) Trocknen der auf der Oxidschicht anhaftenden Lösung des Oxidationsmittels (S3), um das Lösungsmittel der anhaftenden Lösung zu entfernen und das Oxidationsmittel auf der Oxidschicht zurückzulassen, wobei das auf der Oxidschicht zurückgelassene Oxidationsmittel bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck in der Festphase vorliegt; (e) Inkontaktbringen des Katalysatorkörpers, der die Oxidschicht aufweist, mit einem Monomer eines elektrisch leitenden Polymers (S4), um bei der Arbeitstemperatur unter dem Arbeitsdruck eine Anhaftung des Monomers an die Oxidschicht zu bewirken; und (f) Polymerisieren des auf der Oxidschicht anhaftenden Monomers des elektrisch leitenden Polymers infolge der Oxidationswirkung des auf der Oxidschicht zurückgelassenen Oxidationsmittels (S5), wodurch sich eine Schicht des elektrisch leitenden Polymers auf der Oxidschicht bildet; wobei die Schritte (c), (d), (e) und (f) wiederholt werden, bis eine gewünschte Dicke der Schicht des elektrisch leitenden Polymers erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Arbeitstemperatur etwa gleich der Raumtemperatur ist und der Arbeitsdruck etwa gleich dem Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Arbeitstemperatur im Bereich von 10 bis 30 °C liegt und der Arbeitsdruck im Bereich von 0,8 bis 1,2 atm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Oxidationsmittel ein aromatisches Metallsulfonat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisentoluolsulfonat, Eisenbenzolsulfonat, Eisennaphthalensulfonat und Kupfernaphthalensulfonat, ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel des Oxidationsmittels Alkohol ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel des Oxidationsmittels ein Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und Butanol, ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Monomer des elektrisch leitenden Polymers ein Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrrol, Thiophen und Anilin, ist.