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JP2010021217A - Solid electrolytic capacitor, and method of manufacturing the same - Google Patents

Solid electrolytic capacitor, and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2010021217A
JP2010021217A JP2008178529A JP2008178529A JP2010021217A JP 2010021217 A JP2010021217 A JP 2010021217A JP 2008178529 A JP2008178529 A JP 2008178529A JP 2008178529 A JP2008178529 A JP 2008178529A JP 2010021217 A JP2010021217 A JP 2010021217A
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JP
Japan
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conductive polymer
polymer layer
solid electrolytic
electrolytic capacitor
ion
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Application number
JP2008178529A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Yamazaki
幹夫 山崎
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Japan Carlit Co Ltd
Original Assignee
Japan Carlit Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

【課題】導電性高分子層を固体電解質層として使用する固体電解コンデンサの中でも、優れたインピーダンス特性、静電容量、熱耐久性および低漏れ電流、高耐電圧を示す固体電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】被膜形成金属表面に設けられた誘電体酸化被膜上に固体電解質層を備えた固体電解コンデンサであって、前記固体電解質層は、化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)と、前記導電性高分子層(A)を陽極とする電解重合により形成されてなる導電性高分子層(B)と、を少なくとも有し、更に、該誘電体酸化皮膜と前記導電性高分子層(A)との間にポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を有しても良く、かつ、前記導電性高分子層(B)が、アントラキノン−2−スルホン酸類をドーパントとして含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【選択図】図1
To provide a solid electrolytic capacitor exhibiting excellent impedance characteristics, capacitance, thermal durability, low leakage current, and high withstand voltage among solid electrolytic capacitors using a conductive polymer layer as a solid electrolyte layer. .
A solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer on a dielectric oxide film provided on a film-forming metal surface, wherein the solid electrolyte layer is a conductive polymer layer formed by chemical oxidative polymerization. (A) and a conductive polymer layer (B) formed by electrolytic polymerization using the conductive polymer layer (A) as an anode, and further comprising the dielectric oxide film and the conductive layer. The conductive polymer layer (A) may have a conductive polymer layer (C) made of polyaniline, and the conductive polymer layer (B) is a dopant of anthraquinone-2-sulfonic acids. A solid electrolytic capacitor characterized by including as follows.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、導電性高分子層を固体電解質層として使用する固体電解コンデンサに関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer layer as a solid electrolyte layer.

近年、電気機器のデジタル化、パーソナルコンピュータの高速化に伴い、これらに使用されるコンデンサは小型大容量であること、高周波領域において低インピーダンスを示すこと、漏れ電流が小さいこと、耐電圧に優れること、熱耐久性に優れること等が要求されている。
この様な要求に対応すべく、従来の電解液を使用した電解液型コンデンサとは異なり、正孔伝導性を有する導電性高分子層を固体電解質層とした固体電解コンデンサが開発されている。
かかる固体電解コンデンサは、液状電解質に比べ非常に高い導電率を有する導電性高分子層により陽極体内部の細孔内表面を覆うことができるため、小型大容量化を達成でき、高周波領域において低インピーダンスを発揮することから近年ではその使用量が大きく伸びるに至っている。
また前記固体電解コンデンサの性能は前記導電性高分子層に大きく依存するため、前記導電性高分子層に使用される導電性高分子の開発は重要な課題の一つである。
この様な導電性高分子は、例えば化学酸化重合や電解重合により得ることができるが、前記導電性高分子を前記固体電解コンデンサ用途に実際に適用するには解決しなければならない問題があった。
具体的には、前記導電性高分子を化学酸化重合により誘電体酸化被膜上に形成した場合には前記誘電体酸化被膜上に強度の高い導電性高分子層を形成することができない。
また、前記導電性高分子を電解重合により前記誘電体酸化被膜上に形成しようとしても前記誘電体酸化被膜がそもそも電気絶縁体であるが故に電流を流すことができず、結果として電解重合によっては前記誘電体酸化被膜上に導電性高分子層を形成することができないとの問題があった。
In recent years, with the digitization of electrical equipment and the speedup of personal computers, the capacitors used for these devices are small and large in capacity, exhibit low impedance in the high frequency range, have low leakage current, and have excellent withstand voltage. Further, it is required to have excellent heat durability.
In order to meet such demands, solid electrolytic capacitors using a conductive polymer layer having hole conductivity as a solid electrolyte layer have been developed, unlike an electrolytic type capacitor using a conventional electrolytic solution.
Such a solid electrolytic capacitor can cover the inner surface of the pore inside the anode body with a conductive polymer layer having a very high conductivity compared to the liquid electrolyte. In recent years, the amount of its use has greatly increased since it exhibits impedance.
In addition, since the performance of the solid electrolytic capacitor greatly depends on the conductive polymer layer, the development of the conductive polymer used for the conductive polymer layer is one of important issues.
Such a conductive polymer can be obtained by, for example, chemical oxidative polymerization or electrolytic polymerization, but there is a problem that must be solved in order to actually apply the conductive polymer to the solid electrolytic capacitor application. .
Specifically, when the conductive polymer is formed on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization, a conductive polymer layer having high strength cannot be formed on the dielectric oxide film.
In addition, even if the conductive polymer is formed on the dielectric oxide film by electrolytic polymerization, current cannot flow because the dielectric oxide film is an electrical insulator in the first place. There is a problem that a conductive polymer layer cannot be formed on the dielectric oxide film.

この問題を統合的に解決する手段として、誘電体酸化被膜上に化学酸化重合により導電性高分子層を形成し、更にこの導電性高分子層の上に電解重合により導電性高分子層を積層した、二重の導電性高分子層を固体電解質として用いる固体電解コンデンサが提案されている。
この提案によれば、最初に形成された化学酸化重合による導電性高分子層は電流を通すことができるため電解重合も実施可能となり、全体として強度の高い導電性高分子層を形成することができる。
そしてこの結果、静電容量が大きく、電気特性、温度特性に優れる固体電解コンデンサを提供することができるとされる(特許文献1)。
一方、誘電体酸化被膜上に硝酸マンガン水溶液を接触させ、250℃の加熱分解により熱分解二酸化マンガンを前記誘電体酸化被膜上に付着させてから電解重合を行うことにより、アントラキノン−2−スルホン酸ナトリウムがドープされたポリピロールを導電性高分子層として形成した固体電解コンデンサが提案されている(特許文献2)。
また、誘電体酸化被膜上に化学酸化重合により導電性高分子層を形成した固体電解コンデンサについても提案がなされている。前記導電性高分子層として、アントラセンスルホン酸がドープされたポリチオフェンが前記固体電解コンデンサに使用されている(特許文献3)。
As a means to solve this problem in an integrated manner, a conductive polymer layer is formed on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization, and a conductive polymer layer is laminated on the conductive polymer layer by electrolytic polymerization. A solid electrolytic capacitor using a double conductive polymer layer as a solid electrolyte has been proposed.
According to this proposal, since the conductive polymer layer formed by chemical oxidative polymerization formed first can pass an electric current, it is possible to perform electropolymerization, and it is possible to form a conductive polymer layer having high strength as a whole. it can.
As a result, a solid electrolytic capacitor having a large electrostatic capacity and excellent electrical characteristics and temperature characteristics can be provided (Patent Document 1).
On the other hand, an aqueous solution of manganese nitrate is brought into contact with the dielectric oxide film, and pyrolytic manganese dioxide is deposited on the dielectric oxide film by thermal decomposition at 250 ° C., and then electropolymerization is performed, whereby anthraquinone-2-sulfonic acid is obtained. A solid electrolytic capacitor in which polypyrrole doped with sodium is formed as a conductive polymer layer has been proposed (Patent Document 2).
A solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer layer is formed on a dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization has also been proposed. As the conductive polymer layer, polythiophene doped with anthracene sulfonic acid is used in the solid electrolytic capacitor (Patent Document 3).

特公平4−74853号公報Japanese Patent Publication No. 4-74853 特開平3−34304号公報JP-A-3-34304 特開2000−12394号公報JP 2000-12394 A

しかしながら熱分解二酸化マンガンを使用した場合には、前記熱分解二酸化マンガンの比抵抗が比較的高いことや、前記熱分解二酸化マンガンを熱分解により生成させる際に前記誘電体酸化被膜を損傷し易い等の理由により、インピーダンスが高く、漏れ電流が大きい等の問題があった。
また、誘電体酸化被膜上に化学酸化重合により導電性高分子層を形成した、前記導電性高分子層にアントラセンスルホン酸がドープされたポリチオフェン等を含む固体電解コンデンサの場合には、熱耐久性に劣る等の問題があった。
更に、化学酸化重合による導電性高分子層を電極として、電解重合による導電性高分子層を形成した場合であっても、化学酸化重合、電解重合等の重合プロセスによって生じる酸化皮膜の損傷により、漏れ電流が増大することがある。導電性高分子、特にポリピロールやポリアニリンからなる固体電解質は、それら自体の導電率が高いことから、コンデンサ素子に適用した場合には低い等価直列抵抗(ESR)が得られ、それらコンデンサ素子を電気電子機器に適用した場合は機器の消費電力低減に資することができ、有効な省エネルギー手段と成り得るものであるが、後から述べるように該固体電解質を適用したコンデンサ素子においては、該固体電解質の低抵抗化により通電時の発熱が小さくなり、所謂導電性高分子固体電解質膜の自己修復機能の低下によりエージング処理の効果が弱まり、漏れ電流の低減や高耐電圧化が困難となるのである。
However, when pyrolyzed manganese dioxide is used, the specific resistance of the pyrolyzed manganese dioxide is relatively high, and the dielectric oxide film is easily damaged when the pyrolyzed manganese dioxide is generated by pyrolysis. For this reason, there are problems such as high impedance and large leakage current.
In the case of a solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer layer is formed by chemical oxidative polymerization on a dielectric oxide film and the conductive polymer layer includes polythiophene doped with anthracene sulfonic acid, etc. There were problems such as inferior.
Furthermore, even when a conductive polymer layer by chemical oxidative polymerization is used as an electrode and a conductive polymer layer by electrolytic polymerization is formed, due to damage to the oxide film caused by a polymerization process such as chemical oxidative polymerization or electrolytic polymerization, Leakage current may increase. Solid electrolytes made of conductive polymers, especially polypyrrole and polyaniline, have high electrical conductivity, and therefore, when applied to capacitor elements, low equivalent series resistance (ESR) can be obtained. When applied to a device, it can contribute to reducing the power consumption of the device and can be an effective energy saving means. However, in a capacitor element to which the solid electrolyte is applied as described later, the low level of the solid electrolyte is low. Heat generation during energization is reduced due to resistance, and the effect of aging treatment is weakened due to a decrease in the self-healing function of the so-called conductive polymer solid electrolyte membrane, making it difficult to reduce leakage current and increase voltage resistance.

通常、このような漏れ電流の増大は、コンデンサ素子作製後に、素子を高温高湿環境におきながら通電し、誘電体酸化皮膜の損傷部に流れる局所的な電流の増大によるジュール熱の発生により、導電性高分子膜が炭化、絶縁化し、誘電体酸化皮膜の損傷部分を修復することによって漏れ電流を低減せしめるエージング工程によって改善するが、とりわけ固体電解質膜の抵抗が低い場合には、このようなエージング効果を得にくく、漏れ電流が小さく耐電圧の大きな固体電解コンデンサを得ることが困難である。   Normally, this increase in leakage current is caused by the generation of Joule heat due to an increase in local current flowing in the damaged part of the dielectric oxide film after energizing the element in a high-temperature and high-humidity environment after manufacturing the capacitor element. It is improved by an aging process that reduces the leakage current by carbonizing and insulating the conductive polymer film and repairing the damaged part of the dielectric oxide film. Especially when the resistance of the solid electrolyte film is low, It is difficult to obtain an aging effect and to obtain a solid electrolytic capacitor with a small leakage current and a large withstand voltage.

したがって本発明の第一の目的は、導電性高分子層を固体電解質層として使用する固体電解コンデンサの中でも、優れたインピーダンス特性、静電容量および熱耐久性を示す固体電解コンデンサを提供することにある。
また、本発明の第二の目的は高容量かつ低ESRを示すにもかかわらず、漏れ電流が低減され、耐電圧の高い固体電解コンデンサを提供することである。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor exhibiting excellent impedance characteristics, capacitance and thermal durability among solid electrolytic capacitors using a conductive polymer layer as a solid electrolyte layer. is there.
A second object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having a high withstand voltage and a reduced leakage current despite showing high capacity and low ESR.

本発明者は前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、導電性高分子の化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)と、電解重合により形成されてなる導電性高分子層(B)と、を固体電解質層として少なくとも有する固体電解コンデンサであって、前記導電性高分子層(B)にアントラキノン−2−スルホン酸類をドーパントとして含む固体電解コンデンサが本発明の目的に適うことを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a conductive polymer layer (A) formed by chemical oxidative polymerization of a conductive polymer and a conductive polymer layer formed by electrolytic polymerization. A solid electrolytic capacitor having at least (B) as a solid electrolyte layer, wherein the conductive polymer layer (B) contains anthraquinone-2-sulfonic acid as a dopant, and is suitable for the purpose of the present invention. As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、[1]被膜形成金属表面に設けられた誘電体酸化被膜上に固体電解質層を備えた固体電解コンデンサであって、前記固体電解質層は、化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)と、前記導電性高分子層(A)を陽極とする電解重合により形成されてなる導電性高分子層(B)と、を少なくとも有し、前記導電性高分子層(B)が、下記一般式(1)   That is, the present invention is [1] a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer on a dielectric oxide film provided on a film-forming metal surface, wherein the solid electrolyte layer is formed by chemical oxidative polymerization. At least a conductive polymer layer (A) and a conductive polymer layer (B) formed by electrolytic polymerization using the conductive polymer layer (A) as an anode, and the conductive polymer layer (B) is represented by the following general formula (1)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R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鎖状アルキル基を表わす。)で表される化合物の解離により生じる有機スルホン酸陰イオンをドーパントとして含むことを特徴とする固体電解コンデンサを提供するものであり、 (In the formula, X 1 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 1 to R 7 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A solid electrolytic capacitor comprising an organic sulfonate anion generated by dissociation of a compound represented by the formula:

[2]前記一般式(1)により表される化合物が、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩およびアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、上記[1]に記載の固体電解コンデンサを提供するものであり、 [2] The compound represented by the general formula (1) is at least one selected from the group consisting of anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt, and an anthraquinone-2-sulfonic acid alkali metal salt. The solid electrolytic capacitor as described in [1] above, which is characterized by:

[3]前記導電性高分子層(A)が、下記一般式(2) [3] The conductive polymer layer (A) is represented by the following general formula (2)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素原子またはハロゲン原子を表す。Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R11は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、水酸基、ニトロ基またはシアノ基を表わす。)により表される化合物、または、下記一般式(3) (In the formula, X 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom. X 3 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, A compound represented by an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group or a cyano group), or the following general formula (3)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、X、XおよびXはそれぞれ独立して水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物の解離によって生じる有機スルホン酸陰イオンをドーパントとして含むことを特徴とする、上記[1]または[2]に記載の固体電解コンデンサを提供するものであり、 (In the formula, X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R represents a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. An organic sulfonate anion generated by dissociation of a compound represented by the formula (1) is included as a dopant, and the solid electrolytic capacitor as described in [1] or [2] above is provided. ,

[4]前記導電性高分子層(A)および前記導電性高分子層(B)が、それぞれポリピロールを含むことを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の固体電解コンデンサを提供するものであり、 [4] The solid electrolysis according to any one of [1] to [3], wherein the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B) each contain polypyrrole. Providing a capacitor,

[5]前記誘電体酸化被膜と、前記導電性高分子層(A)との間に、
ポリアニリンからなる導電性高分子層(C)が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサを提供するものであり、
[5] Between the dielectric oxide film and the conductive polymer layer (A),
The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 4, wherein a conductive polymer layer (C) made of polyaniline is provided,

[6]被膜形成金属表面に誘電体酸化被膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化被膜上に導電性高分子層(A)を化学酸化重合により形成する工程と、
前記導電性高分子層(A)上に導電性高分子層(B)を電解重合により形成する工程と、を有する固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記化学酸化重合が、下記一般式(2)
[6] A step of forming a dielectric oxide film on the surface of the film-forming metal;
Forming a conductive polymer layer (A) on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization;
Forming a conductive polymer layer (B) on the conductive polymer layer (A) by electrolytic polymerization, and a method for producing a solid electrolytic capacitor,
The chemical oxidative polymerization is represented by the following general formula (2)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素原子またはハロゲン原子を表す。Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R11は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12アリール基、水酸基、ニトロ基またはシアノ基を表わす。)により表される化合物、又は、下記一般式(3)、 (In the formula, X 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom. X 3 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, A compound having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group or a cyano group), or the following general formula (3),

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、X、XおよびXはそれぞれ独立して水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物の存在下、ペルオキソ硫酸塩を酸化剤として実施され、
前記電解重合が、下記一般式(1)
(In the formula, X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R represents a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. In the presence of a compound represented by the following formula:
The electrolytic polymerization is represented by the following general formula (1)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R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鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物の存在下に実施されることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法を提供するものであり、 (In the formula, X 1 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 1 to R 7 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms. The present invention provides a method for producing a solid electrolytic capacitor, which is carried out in the presence of a compound represented by:

[7]前記一般式(1)により表される化合物が、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩およびアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、上記[6]に記載の固体電解コンデンサの製造方法を提供するものであり、 [7] The compound represented by the general formula (1) is at least one selected from the group consisting of anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt, and an anthraquinone-2-sulfonic acid alkali metal salt. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in [6] above, characterized in that

[8]上記[6]又は[7]に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、
被膜形成金属表面に誘電体酸化被膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化被膜上にポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を形成する工程と、
前記導電性高分子層(C)上に、導電性高分子層(A)を化学重合により形成する工程と、
前記導電性高分子層(A)上に導電性高分子層(B)を電解重合により形成する工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法を提供するものであり、
[8] In the method for producing a solid electrolytic capacitor as described in [6] or [7] above,
Forming a dielectric oxide film on the film-forming metal surface;
Forming a conductive polymer layer (C) made of polyaniline on the dielectric oxide film;
Forming a conductive polymer layer (A) on the conductive polymer layer (C) by chemical polymerization;
Forming a conductive polymer layer (B) on the conductive polymer layer (A) by electrolytic polymerization;
A method for producing a solid electrolytic capacitor characterized by comprising:

[9]前記導電性高分子層(C)はポリアニリンのNMP溶液の塗布、乾燥により形成されることを特徴とする、上記[8]に記載の固体電解コンデンサの製造方法を提供するものであり、 [9] The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in [8] above, wherein the conductive polymer layer (C) is formed by applying and drying an NMP solution of polyaniline. ,

[10]上記[1]〜[5]のいずれかに記載の固体電解コンデンサを備えた電子機器を提供するものである。 [10] An electronic apparatus including the solid electrolytic capacitor according to any one of [1] to [5] is provided.

本発明によれば、導電性高分子層を固体電解質層として使用する固体電解コンデンサの中でも、優れたインピーダンス特性、静電容量および熱耐久性を示す固体電解コンデンサを提供することができる。
さらに、本発明によれば、漏れ電流が小さく、耐電圧の大きい固体電解コンデンサを提供することができる。
According to the present invention, among solid electrolytic capacitors using a conductive polymer layer as a solid electrolyte layer, a solid electrolytic capacitor exhibiting excellent impedance characteristics, capacitance, and thermal durability can be provided.
Furthermore, according to the present invention, a solid electrolytic capacitor having a small leakage current and a high withstand voltage can be provided.

最初に本発明の固体電解コンデンサについて説明する。
本発明の固体電解コンデンサは、被膜形成金属表面に設けられた誘電体酸化被膜を有するものである。
本発明に使用する被膜形成金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウム、ケイ素、またはこれらの合金の一種もしくは二種以上が挙げられる。
First, the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described.
The solid electrolytic capacitor of the present invention has a dielectric oxide film provided on the surface of a film-forming metal.
Examples of the film-forming metal used in the present invention include aluminum, tantalum, titanium, niobium, zirconium, magnesium, silicon, or one or more of these alloys.

前記被膜形成金属の形態は金属箔、棒あるいはこれらを主成分とする焼結体等のものが好ましい。前記被膜形成金属の表面に対し、比表面積を大きくする目的でエッチング処理することがさらに好ましい。
前記被膜形成金属は弁作用金属として機能するものであり、電解酸化、酸化剤酸化、空気酸化等によりその表面に誘電体酸化被膜を形成することができる。
前記被膜形成金属に対しエッチング処理を行うことにより前記被膜形成金属表面に微細孔を設けることができ、この微細孔内部を含む前記被膜形成金属表面に誘電体酸化被膜が形成される。
The form of the film-forming metal is preferably a metal foil, a rod, or a sintered body mainly composed of these. More preferably, the surface of the film-forming metal is etched for the purpose of increasing the specific surface area.
The film-forming metal functions as a valve action metal, and a dielectric oxide film can be formed on the surface thereof by electrolytic oxidation, oxidizing agent oxidation, air oxidation or the like.
By performing an etching process on the film-forming metal, fine holes can be formed on the surface of the film-forming metal, and a dielectric oxide film is formed on the surface of the film-forming metal including the inside of the fine holes.

本発明の固体電解コンデンサは固体電解質層を備えるものであるが、この固体電解質層は化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)と、前記導電性高分子層(A)を陽極とする電解重合により形成されてなる導電性高分子層(B)とを少なくとも有するものである。   The solid electrolytic capacitor of the present invention includes a solid electrolyte layer. The solid electrolyte layer includes a conductive polymer layer (A) formed by chemical oxidative polymerization and the conductive polymer layer (A). It has at least a conductive polymer layer (B) formed by electrolytic polymerization as an anode.

また、該誘電体酸化皮膜表面上に、溶液塗布法によるポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を形成し、その後、順次前記導電性高分子層(A)次いで前記導電性高分子層(B)を形成しても良い。細孔深さが深い場合は細孔内部における化学重合の進行が不完全となる場合があり、細孔深さを深くしたことによって得られるものと期待される容量が得られない場合がある。このような場合に、溶液塗布法により形成される前記導電性高分子層(C)を設けることで、細孔内部を導電性高分子層により覆うことが可能となる。   Further, a conductive polymer layer (C) made of polyaniline by a solution coating method is formed on the surface of the dielectric oxide film, and then the conductive polymer layer (A) and then the conductive polymer layer ( B) may be formed. When the pore depth is deep, the progress of chemical polymerization in the pores may be incomplete, and the capacity expected to be obtained by increasing the pore depth may not be obtained. In such a case, the inside of the pores can be covered with the conductive polymer layer by providing the conductive polymer layer (C) formed by the solution coating method.

導電性高分子層(C)としては好ましくは脱ドープしたポリアニリンを用いる。脱ドープポリアニリンの導電率を実際に測定することは困難であるが、固体電解質膜用途としては導電性が不十分であるものと推定される。しかしながら、前記導電性高分子層(A)および(B)と前記導電性高分子層(C)とを積層することにより、前記導電性高分子層(A)および(B)から前記導電性高分子層(C)への拡散により前記導電性高分子層(C)中に移行したドーパントが前記導電性高分子層(C)に自然にドーピングすることにより、導電性高分子膜(C)についても必要充分な導電率が確保されるものと推察される。   As the conductive polymer layer (C), dedope polyaniline is preferably used. Although it is difficult to actually measure the conductivity of dedope polyaniline, it is presumed that the conductivity is insufficient for solid electrolyte membrane applications. However, by laminating the conductive polymer layers (A) and (B) and the conductive polymer layer (C), the conductive polymer layers (A) and (B) Regarding the conductive polymer film (C), the dopant migrated into the conductive polymer layer (C) by diffusion into the molecular layer (C) is naturally doped into the conductive polymer layer (C). It is assumed that necessary and sufficient conductivity is secured.

更に、前記導電性高分子層(A)および前記導電性高分子層(B)を適用したコンデンサは、導電性高分子層の抵抗が低下することによって、従来のコンデンサよりも等価直列抵抗(ESR)を低下させることができるが、通電時のジュール熱も低下してしまう。このことによって、所謂、導電性高分子を固体電解質に適用した固体電解高分子コンデンサに特有の誘電体酸化皮膜の自己修復作用を得にくくなっている。前記誘電体酸化皮膜の自己修復作用の機構の詳細については明らかとなっていないが、コンデンサに電圧を印加し続けることによって、誘電体酸化皮膜が損傷した部分に電流が集中し、該損傷部分周辺の導電性高分子層が、電流集中によるジュール熱によって炭化し、該損傷部分を埋めることにより該誘電体酸化皮膜の絶縁性を回復するとされている。   Furthermore, the capacitor to which the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B) are applied has an equivalent series resistance (ESR) higher than that of a conventional capacitor due to a decrease in resistance of the conductive polymer layer. ), But the Joule heat during energization also decreases. This makes it difficult to obtain a self-repairing action of a dielectric oxide film unique to a solid electrolytic polymer capacitor in which a so-called conductive polymer is applied to a solid electrolyte. Although details of the self-repairing mechanism of the dielectric oxide film have not been clarified, by continuing to apply a voltage to the capacitor, current concentrates on the damaged part of the dielectric oxide film, and the periphery of the damaged part. The conductive polymer layer is carbonized by Joule heat due to current concentration, and the damaged portion is filled to restore the insulating property of the dielectric oxide film.

従って、前記導電性高分子層(A)および前記導電性高分子層(B)を適用したコンデンサは、それら導電性高分子層の低い抵抗によって低ESR特性を得られるものの、誘電体酸化皮膜の自己修復作用を得にくいが、前記導電性高分子層(C)を該誘電体酸化皮膜層と前記導電性高分子層(A)との間に挿入することによって、自己修復作用をも得ることができ、低ESR化とともに、低漏れ電流化を実現することができるのである。   Therefore, a capacitor to which the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B) are applied can obtain low ESR characteristics due to the low resistance of the conductive polymer layer. Although it is difficult to obtain a self-healing action, it can also obtain a self-healing action by inserting the conductive polymer layer (C) between the dielectric oxide film layer and the conductive polymer layer (A). Therefore, it is possible to realize a low leakage current as well as a low ESR.

通常、コンデンサの製造工程には、エージングと呼ばれる高温高湿下でコンデンサ素子に長時間電圧を印加し続け、漏れ電流を低減させるための工程が含まれるが、前記導電性高分子層(C)を前記導電性高分子層(A)および(B)とあわせて適用した素子では、このような工程を短縮、簡略化もしくは省略することも可能である。   Usually, a capacitor manufacturing process includes a process for continuously applying voltage to a capacitor element under high temperature and high humidity called aging to reduce leakage current. The conductive polymer layer (C) In a device in which is applied together with the conductive polymer layers (A) and (B), such a process can be shortened, simplified, or omitted.

高容量出現率を得ようとすれば、誘電体酸化皮膜の表面積を増すために、エッチングによる細孔はより深く、誘電体酸化皮膜の膜厚はより薄くなる傾向にあり、特に高性能のコンデンサのエージング工程において、このような自己修復作用を有効に活用することの重要度は増している。   In order to obtain a high capacity appearance rate, in order to increase the surface area of the dielectric oxide film, the pores due to etching tend to be deeper and the film thickness of the dielectric oxide film tends to become thinner. In the aging process, the importance of effectively utilizing such a self-repairing action is increasing.

一方、コンデンサの適用領域においてはそれほどの高耐電圧、低漏れ電流が要求されない分野もあり、そのような分野に用いるコンデンサ素子においては、前記導電性高分子層(C)の形成を省略し、工程数を減じることによってコストを削減するという選択肢も取り得る。   On the other hand, there is a field where a high withstand voltage and a low leakage current are not required in the application area of the capacitor. In the capacitor element used in such a field, the formation of the conductive polymer layer (C) is omitted, An option to reduce costs by reducing the number of steps is also possible.

前記導電性高分子層(A)および(B)に使用する導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリ−3−アルキルピロール、ポリ−3,4−アルキレンジオキシピロール等のポリピロール類、ポリアニリン、ポリアルキルアニリン等のポリアニリン類、ポリフラン、ポリアルキルフラン等のポリフラン類、ポリチオフェン、ポリ−3−アルキルチオフェン、ポリ−3,4−アルキレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン類等を挙げることができる。
これらの中でも価格面及び特性面からポリピロール類が好ましく、ポリピロールであればさらに好ましい。
前記導電性高分子は一種もしくは二種以上を使用することができる。
Examples of the conductive polymer used in the conductive polymer layers (A) and (B) include polypyrroles such as polypyrrole, poly-3-alkylpyrrole, poly-3,4-alkylenedioxypyrrole, and polyaniline. And polyanilines such as polyalkylaniline, polyfurans such as polyfuran and polyalkylfuran, polythiophenes such as polythiophene, poly-3-alkylthiophene, and poly-3,4-alkylenedioxythiophene.
Among these, polypyrroles are preferable from the viewpoint of price and characteristics, and polypyrrole is more preferable.
The said conductive polymer can use 1 type, or 2 or more types.

本発明に使用する前記導電性高分子層(A)は誘電体酸化被膜上に化学酸化重合により形成することができる。
具体的には、前記導電性高分子層(A)は、先に説明した導電性高分子を構成するモノマーと酸化剤等とを前記誘電体酸化被膜上で接触させることにより形成することができる。
The conductive polymer layer (A) used in the present invention can be formed on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization.
Specifically, the conductive polymer layer (A) can be formed by bringing the monomer constituting the conductive polymer described above into contact with an oxidizing agent or the like on the dielectric oxide film. .

通常は前記モノマーを溶媒に溶解したモノマー溶液を調製しておき、前記被膜形成金属表面に形成された前記誘電体酸化被膜に対して前記モノマー溶液を含浸した後、別途調製しておいた酸化剤液を含浸させる等の方法により前記導電性高分子層(A)を誘電体酸化被膜上に形成することができる。   Usually, a monomer solution in which the monomer is dissolved in a solvent is prepared, and the dielectric oxide film formed on the surface of the film-forming metal is impregnated with the monomer solution and then separately prepared. The conductive polymer layer (A) can be formed on the dielectric oxide film by a method such as impregnation with a liquid.

前記被膜形成金属表面に形成された前記誘電体酸化被膜に対して前記モノマー溶液を含浸する方法としては、例えば、前記誘電体酸化被膜が形成された前記被膜形成金属そのものを前記モノマー溶液に含浸する方法、前記誘電体酸化被膜に対して前記モノマー溶液を噴霧する方法、前記誘電体酸化被膜に対して前記モノマー溶液を塗布する方法等が挙げられる。   Examples of the method of impregnating the monomer solution with respect to the dielectric oxide film formed on the surface of the film-forming metal include, for example, impregnating the monomer solution with the film-forming metal itself on which the dielectric oxide film is formed. Examples thereof include a method, a method of spraying the monomer solution onto the dielectric oxide film, and a method of applying the monomer solution onto the dielectric oxide film.

また前記モノマー溶液を含浸した後に別途調製しておいた酸化剤液を含浸させる方法としては、例えば、前記モノマー溶液が含浸された前記誘電体酸化被膜を有する前記被膜形成金属そのものを前記酸化剤溶液に含浸する方法、前記モノマー溶液が含浸された前記誘電体酸化被膜に対して前記酸化剤溶液を噴霧する方法、前記モノマー溶液が含浸された前記誘電体酸化被膜に対して前記酸化剤溶液を塗布する方法等が挙げられる。
これらの方法は一種もしくは二種以上を実施することができる。
Further, as a method of impregnating an oxidant solution prepared separately after impregnating the monomer solution, for example, the film-forming metal itself having the dielectric oxide film impregnated with the monomer solution is used as the oxidant solution. Impregnating the dielectric oxide film impregnated with the monomer solution, spraying the oxidant solution onto the dielectric oxide film impregnated with the monomer solution, and applying the oxidant solution to the dielectric oxide film impregnated with the monomer solution. And the like.
These methods can be carried out singly or in combination of two or more.

前記酸化剤としては、例えば、ヨウ素、臭素、ヨウ化臭素、二酸化塩素、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、亜塩素酸等のハロゲン化物、5フッ化アンチモン、5塩化リン、5フッ化リン、塩化アルミニウム、塩化モリブデン等の金属ハロゲン化物、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、無水クロム酸、第二鉄塩、第二銅塩等の高原子価状態金属イオンの塩、硫酸、硝酸、トリフルオロメタン硫酸等のプロトン酸、三酸化硫黄、二酸化窒素等の酸素化合物、過酸化水素、過硫酸アンモニム、過ホウ酸ナトリウム等のペルオキソ酸、前記ペルオキソ酸の塩、モリブドリン酸、タングストリン酸、タングストモリブドリン酸等のヘテロポリ酸、前記ヘテロポリ酸の塩等が挙げられる。
これらの中でも、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の、ペルオキソ硫酸塩を用いることが好ましく、より好ましくは過硫酸アンモニウムである。
前記酸化剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。
Examples of the oxidizing agent include halides such as iodine, bromine, bromine iodide, chlorine dioxide, iodic acid, periodic acid, and chlorous acid, antimony pentafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, and aluminum chloride. , Metal halides such as molybdenum chloride, permanganate, dichromate, chromic anhydride, ferric salts, cupric salts and other high-valent metal ion salts, sulfuric acid, nitric acid, trifluoromethane sulfuric acid Protonic acids such as oxygen compounds such as sulfur trioxide and nitrogen dioxide, hydrogen peroxide, ammonium persulfate, peroxo acids such as sodium perborate, salts of the peroxo acids, molybdophosphoric acid, tungstophosphoric acid, tungstomolybdoline Examples include heteropolyacids such as acids, salts of the heteropolyacids, and the like.
Among these, it is preferable to use a peroxosulfate such as ammonium persulfate or sodium persulfate, and more preferably ammonium persulfate.
The oxidizing agent can be used alone or in combination of two or more.

また前記酸化剤は酸化剤溶液として使用することができる。前記溶液に使用する溶媒としては、例えば、水、アルコール等を挙げることができる。   The oxidizing agent can be used as an oxidizing agent solution. Examples of the solvent used in the solution include water and alcohol.

前記化学酸化重合に使用する溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系化合物類、アセトン、メチルエチルケトン系化合物等のケトン系化合物類、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、ベンゾニトリル、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系化合物類、クロロホルム、塩化メチレン等の非芳香族性の塩素系化合物類、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン等のニトロ系化合物類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系化合物類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸系化合物類、前記有機酸の酸無水物(無水酢酸等)、水等を挙げることができる。
前記溶媒は、水、アルコール系化合物類、ケトン系化合物類であれば好ましい。
前記溶媒は一種もしくは二種以上を使用することができる。
Examples of the solvent used for the chemical oxidative polymerization include ether compounds such as tetrahydrofuran (THF), dioxane and diethyl ether, ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone compounds, dimethylformamide (DMF), acetonitrile and benzonitrile. , N-methylpyrrolidone (NMP), aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), ester compounds such as ethyl acetate and butyl acetate, non-aromatic chlorine compounds such as chloroform and methylene chloride Nitro compounds such as nitromethane, nitroethane and nitrobenzene, alcohol compounds such as methanol, ethanol and propanol, organic acid compounds such as formic acid, acetic acid and propionic acid, acid anhydrides of the above organic acids (such as acetic anhydride) ), Water, etc. Door can be.
The solvent is preferably water, alcohol compounds, or ketone compounds.
The said solvent can use 1 type, or 2 or more types.

前記化学酸化重合を行う際にはドーパントとなる化合物を使用することが好ましい。酸化剤と共に下記の化合物を共存させて化学酸化重合することにより、所望のドーパントを含有した導電性高分子層(A)を得ることができる。   When the chemical oxidative polymerization is performed, it is preferable to use a compound serving as a dopant. A conductive polymer layer (A) containing a desired dopant can be obtained by chemical oxidative polymerization in the presence of the following compound together with an oxidizing agent.

前記ドーパントとなる化合物としては、例えば、ヨウ素、臭素、塩素等のハロゲンイオン類、ヘキサフロロリン、ヘキサフロロヒ素、ヘキサフロロアンチモン、テトラフロロホウ素、過塩素酸等のハロゲン化物イオン類、メタンスルホン酸、ドデシルスルホン酸等のアルキル置換有機スルホン酸イオン類、カンファースルホン酸イオン等の環状スルホン酸イオン類、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸等のアルキル置換もしくは無置換のベンゼンモノスルホン酸イオン類、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸等のアルキル置換もしくは無置換のベンゼンジスルホン酸イオン類、2−ナフタレンスルホン酸、1,7−ナフタレンジスルホン酸等のスルホン酸基を1〜4個置換したナフタレンスルホン酸のアルキル置換イオン類もしくは無置換イオン類、アントラセンスルホン酸イオン、アントラキノンスルホン酸イオン、アルキルビフェニルスルホン酸、ビフェニルジスルホン酸等のアルキル置換もしくは無置換のビフェニルスルホン酸イオン類、ポリスチレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合体等の高分子スルホン酸イオン等の置換または無置換の芳香族スルホン酸イオン類、ビスサルチレートホウ素、ビスカテコレートホウ素等のホウ素化合物イオン類、モリブドリン酸、タングストリン酸、タングストモリブドリン酸等のヘテロポリ酸イオン類が挙げられる。
前記ドーパントとなる化合物は一種もしくは二種以上を使用することができる。
Examples of the compound serving as the dopant include halogen ions such as iodine, bromine and chlorine, hexafluoroline, hexafluoroarsenic, hexafluoroantimony, tetrafluoroboron, halide ions such as perchloric acid, methanesulfonic acid, Alkyl-substituted organic sulfonate ions such as dodecyl sulfonic acid, cyclic sulfonate ions such as camphor sulfonate ion, alkyl-substituted or unsubstituted such as benzene sulfonic acid, para-toluene sulfonic acid, dodecyl benzene sulfonic acid, benzene disulfonic acid Benzene monosulfonic acid ions, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, alkyl-substituted or unsubstituted benzenedisulfonic acid ions such as benzenedisulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, 1 7-Naphthalenedisulfonic acid or the like substituted with 1 to 4 sulfonic acid groups, alkyl-substituted or unsubstituted ions of naphthalene sulfonic acid, anthracene sulfonic acid ion, anthraquinone sulfonic acid ion, alkylbiphenyl sulfonic acid, biphenyl disulfonic acid, etc. Substituted or unsubstituted aromatic sulfonate ions such as alkyl-substituted or unsubstituted biphenyl sulfonate ions, polymer sulfonate ions such as polystyrene sulfonate and naphthalene sulfonate formalin condensate, bis-sulcylate boron, Examples thereof include boron compound ions such as biscatecholate boron, and heteropolyacid ions such as molybdophosphoric acid, tungstophosphoric acid, and tungstomolybdophosphoric acid.
The compound used as the dopant can be used alone or in combination of two or more.

前記ドーパントとなる化合物として好ましいものとしては、下記一般式(2)   As a preferable compound as the dopant, the following general formula (2)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素原子またはハロゲン原子を表す。Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R11は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、水酸基、ニトロ基またはシアノ基を表わす。)により表される化合物、
下記一般式(3)
(In the formula, X 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom. X 3 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group or a cyano group).
The following general formula (3)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、X、XおよびXはそれぞれ独立して水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物等の一種もしくは二種以上が挙げられる。 (In the formula, X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R represents a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. 1 or 2 or more of compounds represented by the following formula:

前記有機アンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラフェニルアンモニウムイオン等(各種異性体を含む)の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   Examples of the organic ammonium ion include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, and tetraphenylammonium ion (including various isomers). 1 type or 2 types or more can be mentioned.

前記金属イオンとしては、例えば、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属類、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属類等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   As said metal ion, 1 type, or 2 or more types, such as alkali metals, such as sodium and potassium, alkaline earth metals, such as magnesium and calcium, can be mentioned, for example.

前記炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基(各種異性体を含む)の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include one or two of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group (including various isomers). The above can be mentioned.

前記炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基としては、例えば、メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基(各種異性体を含む)の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   Examples of the linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include a methyloxy group, an ethyloxy group, a propyloxy group, a butyloxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group (including various isomers). One type or two or more types can be mentioned.

前記炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基としては、例えば、前記炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基のフッ化化合物、前記炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基の塩素化化合物等(各種異性体を含む)の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   Examples of the linear or branched alkyl halide group having 1 to 6 carbon atoms include, for example, a fluorinated compound of the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and the above 1 to 6 carbon atoms. Or a chlorinated compound of a linear or branched alkyl group (including various isomers).

前記炭素数6〜12のアリール基としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、シクロヘキシルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジプロピルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等(各種異性体を含む)の一種もしくは二種以上を挙げることができる。   Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include phenyl, methylphenyl, ethylphenyl, propylphenyl, butylphenyl, pentylphenyl, hexylphenyl, cyclohexylphenyl, dimethylphenyl, di- One or more of propylphenyl group, naphthyl group, biphenyl group and the like (including various isomers) can be mentioned.

前記一般式(2)の具体例としては、例えばm−キシレン−4−スルホン酸、メシチレンスルホン酸、3−ヘキシルトルエン−4−スルホン酸、3,5−ジヘキシルトルエン−4−スルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸等の有機スルホン酸類、
前記有機スルホン酸類のリチウム塩、前記有機スルホン酸類のナトリウム塩、前記有機スルホン酸のカリウム塩等の前記有機スルホン酸類のアルカリ金属塩類、前記有機スルホン酸類のアンモニウム塩類等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。
前記有機スルホン酸類のアンモニウム塩類としては、例えば、前記有機スルホン酸類のアンモニウム塩、前記有機スルホン酸類のテトラメチルアンモニウム塩、前記有機スルホン酸類のテトラエチルアンモニウム塩、前記有機スルホン酸類のテトラプロピルアンモニウム塩、前記有機スルホン酸類のテトラブチルアンモニウム塩、前記有機スルホン酸類のテトラフェニルアンモニウム塩等を挙げることができる。
前記一般式(2)は、前記有機スルホン酸類のアンモニウム塩類、前記有機スルホン酸のアルカリ金属塩等が好ましく、p−トルエンスルホン酸テトラエチルアンモニウム、p−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸カリウムであればさらに好ましい。
Specific examples of the general formula (2) include m-xylene-4-sulfonic acid, mesitylenesulfonic acid, 3-hexyltoluene-4-sulfonic acid, 3,5-dihexyltoluene-4-sulfonic acid, p- Organic sulfonic acids such as toluenesulfonic acid and p-trifluoromethylbenzenesulfonic acid,
Examples include one or more of lithium salts of the organic sulfonic acids, sodium salts of the organic sulfonic acids, alkali metal salts of the organic sulfonic acids such as potassium salts of the organic sulfonic acids, and ammonium salts of the organic sulfonic acids. be able to.
Examples of the ammonium salts of the organic sulfonic acids include, for example, ammonium salts of the organic sulfonic acids, tetramethylammonium salts of the organic sulfonic acids, tetraethylammonium salts of the organic sulfonic acids, tetrapropylammonium salts of the organic sulfonic acids, Examples thereof include tetrabutylammonium salts of organic sulfonic acids and tetraphenylammonium salts of the organic sulfonic acids.
The general formula (2) is preferably an ammonium salt of the organic sulfonic acid, an alkali metal salt of the organic sulfonic acid, or the like, more preferably tetraethylammonium p-toluenesulfonate or potassium p-trifluoromethylbenzenesulfonate. .

前記一般式(3)の具体例としては、例えば、4−スルホフタル酸、3−メチル−4−スルホフタル酸、3−ヘキシル−4−スルホフタル酸等のスルホフタル酸類、5−スルホイソフタル酸、2−メチル−5−スルホイソフタル酸、2−ヘキシル−5−スルホイソフタル酸等のスルホイソフタル酸類、前記スルホフタル酸類のリチウム塩、前記スルホフタル酸類のナトリウム塩、前記スルホフタル酸類のカリウム塩等の前記スルホフタル酸類のアルカリ金属塩類、前記イソスルホフタル酸類のリチウム塩、前記イソスルホフタル酸類のナトリウム塩、前記イソスルホフタル酸類のカリウム塩等の前記イソスルホフタル酸類のアルカリ金属塩類、前記スルホフタル酸類のアンモニウム塩類、前記イソスルホフタル酸類のアンモニウム塩類等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。
前記一般式(3)は前記スルホフタル酸類、前記スルホフタル酸類のアンモニウム塩類等が好ましく、4−スルホフタル酸、4−スルホフタル酸トリアンモニウムであればさらに好ましい。
Specific examples of the general formula (3) include sulfophthalic acids such as 4-sulfophthalic acid, 3-methyl-4-sulfophthalic acid, 3-hexyl-4-sulfophthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, and 2-methyl. Sulfoisophthalic acids such as -5-sulfoisophthalic acid, 2-hexyl-5-sulfoisophthalic acid, lithium salts of the sulfophthalic acids, sodium salts of the sulfophthalic acids, alkali metals of the sulfophthalic acids such as potassium salts of the sulfophthalic acids Salt, lithium salt of isosulfophthalic acid, sodium salt of isosulfophthalic acid, alkali metal salt of isosulfophthalic acid such as potassium salt of isosulfophthalic acid, ammonium salt of sulfophthalic acid, isosulfophthalate One such as ammonium salts of phthalic acids Or it can be given two or more.
In the general formula (3), the sulfophthalic acids and ammonium salts of the sulfophthalic acids are preferable, and 4-sulfophthalic acid and triammonium 4-sulfophthalate are more preferable.

前記一般式(2)又は一般式(3)で示される化合物の存在下、ペルオキソ硫酸塩を酸化剤として化学重合することにより、高導電性でありながら、自己修復機能が高い導電性高分子層(A)が形成され、ひいては、高容量かつ低ESRでありながら、低漏れ電流かつ、高耐電圧の固体電解コンデンサの製造に資するものとなる。   Conductive polymer layer having high self-healing function while being highly conductive by chemical polymerization using peroxosulfate as an oxidizing agent in the presence of the compound represented by general formula (2) or general formula (3) (A) is formed, which contributes to the production of a solid electrolytic capacitor having a low leakage current and a high withstand voltage while having a high capacity and low ESR.

前記化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)が形成された誘電体酸化被膜に対し、必要に応じて化成溶液中で再化成処理を施すことができる。   The dielectric oxide film on which the conductive polymer layer (A) formed by the chemical oxidative polymerization is formed can be subjected to a re-chemical conversion treatment in a chemical conversion solution as necessary.

前記導電性高分子層(C)はポリアニリンのNMP(N−メチル−2−ピロリジノン)溶液を塗布することによって形成する。ポリアニリンはポリアニリンNMP溶液中に誘電体酸化皮膜を浸漬後、乾燥すること、ポリアニリンNMP溶液をスプレーにより誘電体酸化皮膜表面に噴霧し乾燥すること、ドクターブレード法により塗布、乾燥すること、適切な樹脂バインダーと共に粉体塗装すること等によっても形成できる。   The conductive polymer layer (C) is formed by applying an NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone) solution of polyaniline. For polyaniline, a dielectric oxide film is immersed in a polyaniline NMP solution and then dried. The polyaniline NMP solution is sprayed on the surface of the dielectric oxide film to be dried, applied and dried by a doctor blade method, an appropriate resin. It can also be formed by powder coating with a binder.

ポリアニリンのNMP溶液作製に用いるポリアニリンは、あらかじめ化学酸化重合で合成した溶媒可溶性の脱ドープされたポリアニリンであり、アニリンモノマーを化学酸化重合して得たポリアニリンを脱ドープし、有機溶媒に溶解したものである。アニリンモノマーの化学酸化重合は、アニリン塩をプロトン酸の存在下、溶液中で酸化剤により酸化重合させれば良い。   The polyaniline used for preparing the NMP solution of polyaniline is a solvent-soluble dedoped polyaniline synthesized in advance by chemical oxidative polymerization. The polyaniline obtained by chemical oxidative polymerization of aniline monomer is dedoped and dissolved in an organic solvent. It is. The chemical oxidative polymerization of the aniline monomer may be performed by oxidative polymerization of the aniline salt with an oxidizing agent in a solution in the presence of a proton acid.

アニリン塩としては、通常、アニリンの塩酸、硫酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸等の塩があげられる。また、酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム等の過酸化物、または過マンガン酸カリウム、重クロム酸カリウム、塩化第二鉄等の高原子価金属化合物等アニリンを酸化する酸化剤ならいずれも使用できるが、好ましくは標準電極電位が0.7V以上、1.8V未満の酸化剤である。このような酸化剤としては、第二鉄塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、二酸化マンガン、重クロム酸塩、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム等がある。プロトン酸としては、塩酸、硫酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸等を使用する。標準酸化電位が0.7V未満の酸化剤では化学酸化重合が十分に行われず、一方、標準電極電位が1.8Vより高い酸化剤を用いて化学酸化重合したポリアニリンを用いて得られたコンデンサは、高温放置寿命試験での特性の経時変化が大きい。   Examples of aniline salts include salts of aniline such as hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and borohydrofluoric acid. In addition, as oxidizing agents, persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, peroxides such as hydrogen peroxide, sodium percarbonate and sodium perborate, or potassium permanganate, potassium dichromate, chloride chloride Any oxidizing agent that oxidizes aniline such as a high-valent metal compound such as diiron can be used, but an oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.7 V or more and less than 1.8 V is preferred. Such oxidizing agents include ferric salts, perchlorates, chlorates, chlorites, periodates, iodates, permanganates, manganese dioxide, dichromates, peroxides. Examples include sodium carbonate and sodium perborate. As the protic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, borohydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid and the like are used. Capacitors obtained using polyaniline chemically oxidized and polymerized using an oxidant having a standard electrode potential higher than 1.8V, while chemical oxidative polymerization is not sufficiently performed with an oxidant having a standard oxidation potential of less than 0.7V. The change with time in the high temperature shelf life test is large.

化学酸化重合したポリアニリンは、アンモニア、水酸化ナトリウム、アミン化合物等のアルカリ性溶液と接触させると脱ドープされる。脱ドープされたポリアニリンは、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン等に可溶となるので、これらの溶媒またはこれらと他の有機溶媒の混合溶媒に溶解して、脱ドープされたポリアニリン溶液を得る。   The chemically oxidized polymerized polyaniline is dedope when it is brought into contact with an alkaline solution such as ammonia, sodium hydroxide or an amine compound. Since the dedoped polyaniline becomes soluble in dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, etc., it is dissolved in these solvents or a mixed solvent of these and other organic solvents and dedoped. A polyaniline solution is obtained.

使用するポリアニリンのN−メチル−2−ピロリドン溶液の濃度は、0.1〜2.0wt%が好ましく、より好ましいのは0.5wt%である。0.1wt%より低い場合、漏れ電流が充分に低減せず、また、2.0wt%より高い場合、塗布液の安定性が低下する。また、NMP溶液中、30℃中で測定した固有粘度が0.30g/100mL以上、0.40g/100mL未満であることが好ましい。固有粘度が0.30g/100mL未満では、ポリアニリンの充填密度が小さくかつ低分子量であるため、得られたコンデンサの初期の誘電損失や等価直列抵抗が大きく、高温雰囲気下に放置した時の特性の経時変化も大きくなる。また、0.40g/100mL以上では、容量含浸率が低下する結果、誘電体酸化皮膜の表面積が無駄になり、期待した静電容量が得られない。また、エッチングピット内に固体電解質が形成されない空隙が多いため、誘電損失も大きく、高湿度下では水分が入り込み性質の劣化が生じる。   The concentration of the polyaniline solution used in the N-methyl-2-pyrrolidone solution is preferably 0.1 to 2.0 wt%, and more preferably 0.5 wt%. When it is lower than 0.1 wt%, the leakage current is not sufficiently reduced, and when it is higher than 2.0 wt%, the stability of the coating liquid is lowered. Moreover, it is preferable that the intrinsic viscosity measured in NMP solution at 30 degreeC is 0.30 g / 100 mL or more and less than 0.40 g / 100 mL. When the intrinsic viscosity is less than 0.30 g / 100 mL, since the packing density of polyaniline is small and the molecular weight is low, the initial dielectric loss and equivalent series resistance of the obtained capacitor are large, and the characteristics when left in a high-temperature atmosphere are high. The change with time also becomes large. On the other hand, at 0.40 g / 100 mL or more, the capacity impregnation rate is lowered, resulting in wasted surface area of the dielectric oxide film, and the expected capacitance cannot be obtained. In addition, since there are many voids in which no solid electrolyte is formed in the etching pits, the dielectric loss is large, and moisture enters under high humidity, resulting in deterioration of properties.

次に導電性高分子層(B)について説明する。
本発明に使用する導電性高分子層(B)は前記導電性高分子層(A)を陽極とする電解重合により形成されるものである。
具体的には前記導電性高分子層(B)は、先に説明した導電性高分子を構成するモノマー、支持電解質、溶媒等を含む電解液中で、前記導電性高分子層(A)を陽極として電解重合を実施することにより形成することができる。
Next, the conductive polymer layer (B) will be described.
The conductive polymer layer (B) used in the present invention is formed by electrolytic polymerization using the conductive polymer layer (A) as an anode.
Specifically, the conductive polymer layer (B) is formed of the conductive polymer layer (A) in an electrolytic solution containing the monomer, the supporting electrolyte, the solvent, and the like constituting the conductive polymer described above. It can form by implementing electropolymerization as an anode.

前記電解重合に使用する、前記導電性高分子を構成するモノマー、溶媒は先に説明した前記導電性高分子層(A)の場合とそれぞれ同様である。
なお、前記導電性高分子層(A)に使用する前記モノマーと、前記導電性高分子層(B
)に使用するモノマーとはそれぞれ同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
The monomer and solvent constituting the conductive polymer used in the electrolytic polymerization are the same as those of the conductive polymer layer (A) described above.
The monomer used for the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B
) May be the same or different from each other.

本発明に使用する支持電解質は、下記一般式(1)   The supporting electrolyte used in the present invention has the following general formula (1)

Figure 2010021217
Figure 2010021217

(式中、Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R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鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物が解離して生じる有機スルホン酸陰イオンをドーパントとして含むものである。 (In the formula, X 1 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 1 to R 7 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms. An organic sulfonic acid anion produced by dissociation of the compound represented by the above formula) as a dopant.

前記一般式(1)により表される化合物の具体例としては、例えば、メチルアントラキノン−2−スルホン酸、ジメチルアントラキノン−2−スルホン酸、トリメチルアントラキノン−2−スルホン酸、テトラメチルアントラキノン−2−スルホン酸、ペンタメチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘキサメチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘプタメチルアントラキノン−2−スルホン酸、エチルアントラキノン−2−スルホン酸、ジエチルアントラキノン−2−スルホン酸、トリエチルアントラキノン−2−スルホン酸、テトラエチルアントラキノン−2−スルホン酸、ペンタエチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘキサエチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘプタエチルアントラキノン−2−スルホン酸、ブチルアントラキノン−2−スルホン酸、ジブチルアントラキノン−2−スルホン酸、トリブチルアントラキノン−2−スルホン酸、テトラブチルアントラキノン−2−スルホン酸、ペンタブチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘキサブチルアントラキノン−2−スルホン酸、ヘプタブチルアントラキノン−2−スルホン酸、メチルエチルアントラキノン−2−スルホン酸、メチルブチルアントラキノン−2−スルホン酸等のアルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類(各種異性体を含む)、アントラキノン−2−スルホン酸、前記アルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類のアンモニウム塩、前記アルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類のテトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、テトラフェニルアンモニウム塩等のアルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類の有機アンモニウム塩、前記アントラキノン−2−スルホン酸のアンモニウム塩、前記アントラキノン−2−スルホン酸のテトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、テトラフェニルアンモニウム塩等のアントラキノン−2−スルホン酸類の有機アンモニウム塩、前記アルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類のナトリウム塩、カリウム塩等のアルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩、前記アルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸類のマグネシウム塩、カルシウム塩等のアルキル置換アントラキノン−2−スルホン酸アルカリ土類金属塩、前記アントラキノン−2−スルホン酸のナトリウム塩、カリウム塩等のアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩、前記アントラキノン−2−スルホン酸のマグネシウム塩、カルシウム塩等のアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ土類金属塩等を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include, for example, methylanthraquinone-2-sulfonic acid, dimethylanthraquinone-2-sulfonic acid, trimethylanthraquinone-2-sulfonic acid, tetramethylanthraquinone-2-sulfone Acid, pentamethylanthraquinone-2-sulfonic acid, hexamethylanthraquinone-2-sulfonic acid, heptamethylanthraquinone-2-sulfonic acid, ethylanthraquinone-2-sulfonic acid, diethylanthraquinone-2-sulfonic acid, triethylanthraquinone-2- Sulfonic acid, tetraethylanthraquinone-2-sulfonic acid, pentaethylanthraquinone-2-sulfonic acid, hexaethylanthraquinone-2-sulfonic acid, heptaethylanthraquinone-2-sulfonic acid, butylant Quinone-2-sulfonic acid, dibutylanthraquinone-2-sulfonic acid, tributylanthraquinone-2-sulfonic acid, tetrabutylanthraquinone-2-sulfonic acid, pentabutylanthraquinone-2-sulfonic acid, hexabutylanthraquinone-2-sulfonic acid, Alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acids (including various isomers) such as heptabutylanthraquinone-2-sulfonic acid, methylethylanthraquinone-2-sulfonic acid, methylbutylanthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid An ammonium salt of the alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acid, a tetramethylammonium salt, a tetraethylammonium salt, a tetrapropylammonium salt of the alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acid. Organic salts of alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acids such as ammonium salt, tetrabutylammonium salt, tetraphenylammonium salt, ammonium salt of the anthraquinone-2-sulfonic acid, tetramethylammonium salt of the anthraquinone-2-sulfonic acid , Organic ammonium salts of anthraquinone-2-sulfonic acids such as tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tetraphenylammonium salt, alkyls such as sodium salts and potassium salts of the above alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acids Alkyl metal salt of substituted anthraquinone-2-sulfonic acid, alkyl-substituted anthraquinone such as magnesium salt and calcium salt of alkyl-substituted anthraquinone-2-sulfonic acid 2-sulphonic acid alkaline earth metal salt, sodium salt of anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulphonic acid alkali metal salt such as potassium salt, magnesium salt of anthraquinone-2-sulfonic acid, calcium salt, etc. Anthraquinone-2-sulfonic acid alkaline earth metal salts and the like can be mentioned.

前記一般式(1)により表される化合物は一種もしくは二種以上を使用することができる。   The compound represented by the general formula (1) can be used alone or in combination of two or more.

前記一般式(1)により表される化合物は、R〜Rがそれぞれ水素原子であることが好ましく、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩およびアントラキノン−2−スルホン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであればより好ましい。
前記アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩は、テトラアルキルアンモニウム塩であればさらに好ましい。
前記アントラキノン−2−スルホン酸金属塩はアルカリ金属塩であればさらに好ましい。
In the compound represented by the general formula (1), R 1 to R 7 are preferably each a hydrogen atom, and anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt, and anthraquinone-2-sulfone It is more preferable if it is at least one selected from the group consisting of acid metal salts.
The anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt is more preferably a tetraalkylammonium salt.
The anthraquinone-2-sulfonic acid metal salt is more preferably an alkali metal salt.

前記支持電解質を選択することによって、高温に曝露された際に特定の安定構造をとる導電性高分子が得られ、前記導電性高分子を固体電解質とすることにより従来よりも格段に優れた熱耐久性を有する固体電解コンデンサが得られる。   By selecting the supporting electrolyte, a conductive polymer having a specific stable structure is obtained when exposed to a high temperature, and by using the conductive polymer as a solid electrolyte, a heat that is significantly superior to conventional ones is obtained. A solid electrolytic capacitor having durability can be obtained.

上記のものに加えて支持電解質としてはLiPF、LiAsF、LiClO、LiBF等のリチウム塩、NaI、NaPF、NaClO等のナトリウム塩、KI、KPF、KAsF、KClO等のカリウム塩、トルエンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム等の有機塩等の一種もしくは二種以上を併用することができる。 In addition to the above, the supporting electrolyte includes lithium salts such as LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , sodium salts such as NaI, NaPF 6 , NaClO 4 , KI, KPF 6 , KAsF 6 , KClO 4, etc. One kind or two or more kinds of organic salts such as potassium salt, sodium toluenesulfonate, and tetrabutylammonium toluenesulfonate can be used in combination.

前記電解重合の方法としては、例えば、先に説明した化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)を前記電解液中に浸漬させ、補助電極を前記導電性高分子層(A)に接触または近傍に配置し、補助電極を陽極として外部陰極との間で電解重合させる方法等を挙げることができる。   As the method for the electrolytic polymerization, for example, the conductive polymer layer (A) formed by the chemical oxidation polymerization described above is immersed in the electrolytic solution, and the auxiliary electrode is connected to the conductive polymer layer (A And the like, and a method of performing electropolymerization with an external cathode using the auxiliary electrode as an anode.

前記電解重合に使用する電解液は、前記導電性高分子を構成するモノマー、ドーパントとなる支持電解質、溶媒等を含むものであるが、前記電解液は、前記導電性高分子を構成するモノマーを0.01〜5mol/Lの濃度で含有するものが好ましい。また前記ドーパントとなる支持電解質を0.01〜2mol/Lの濃度で含有するものが好ましい。   The electrolytic solution used for the electropolymerization includes a monomer that constitutes the conductive polymer, a supporting electrolyte that serves as a dopant, a solvent, and the like. What is contained at a concentration of 01 to 5 mol / L is preferable. Moreover, what contains the supporting electrolyte used as the said dopant by the density | concentration of 0.01-2 mol / L is preferable.

本発明の固体電解コンデンサは公知の方法により組み立てることができる。
すなわち、前記誘電体酸化被膜上に導電性高分子層(A)を化学酸化重合により形成しておき、次に前記導電性高分子層(A)上に導電性高分子層(B)を電解重合により形成することにより固体電解質層を形成した後、前記固体電解質層にカーボンペースト、銀ペースト等の導電ペーストを塗布乾燥することによって陰極層を形成する。
The solid electrolytic capacitor of the present invention can be assembled by a known method.
That is, a conductive polymer layer (A) is formed on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization, and then the conductive polymer layer (B) is electrolyzed on the conductive polymer layer (A). After forming a solid electrolyte layer by polymerization, a cathode layer is formed by applying and drying a conductive paste such as carbon paste and silver paste on the solid electrolyte layer.

次に前記被膜形成金属から陽極リード端子、前記陰極層から陰極リード端子を接続して電極を取り出して素子を形成し、この素子全体をエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂等、セラミック製、金属製等の外装ケース等により封止して固体電解コンデンサを得ることができる。
この様にして得られた本発明の固体電解コンデンサは、電子・電機分野のコンピュータ、制御機器、通信機器、家電製品等の電子機器に好適に使用することができる。
Next, an anode lead terminal is connected from the film forming metal, and a cathode lead terminal is connected from the cathode layer to take out an electrode to form an element. The entire element is made of an insulating resin such as epoxy resin, ceramic, metal, etc. A solid electrolytic capacitor can be obtained by sealing with an outer case or the like.
The solid electrolytic capacitor of the present invention thus obtained can be suitably used for electronic devices such as computers, control devices, communication devices, and home appliances in the electronic / electrical field.

以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものでない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<コンデンサ素子の作製及び電気特性の評価>   <Production of capacitor element and evaluation of electrical characteristics>

[実施例1]
表面に誘電体酸化皮膜が形成された3mm×5mmサイズのエッチドアルミニウム化成箔を105℃乾燥機中で10分間乾燥させた。これを、18℃サーモプレート上に10分間静置した。
次に18℃に冷却したモノマー液(ピロール3g、エタノール5gおよび水18.4gの混合液)4μlを前記エッチドアルミニウム化成箔に滴下し、1分間静置した。
さらに、酸化剤液[パラトルエンスルホン酸テトラエチルアンモニウム(PTS−TEA)5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56gおよび水10.63gの混合液]12μlを箔上に滴下し、10分間静置することにより、化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)を形成した。これを純水にて洗浄し、乾燥機中で105℃、10分間の条件により乾燥させた。
[Example 1]
A 3 mm × 5 mm size etched aluminum formed foil having a dielectric oxide film formed on the surface was dried in a 105 ° C. dryer for 10 minutes. This was left to stand on an 18 ° C. thermoplate for 10 minutes.
Next, 4 μl of a monomer solution (mixture of 3 g of pyrrole, 5 g of ethanol and 18.4 g of water) cooled to 18 ° C. was dropped onto the etched aluminum formed foil, and allowed to stand for 1 minute.
Furthermore, 12 [mu] l of an oxidizing agent solution [mixed solution of 5.6 mmol of tetraethylammonium paratoluenesulfonate (PTS-TEA), 1.56 g of ammonium peroxodisulfate and 10.63 g of water] is dropped on the foil and left to stand for 10 minutes. Thus, a conductive polymer layer (A) formed by chemical oxidative polymerization was formed. This was washed with pure water and dried in a dryer at 105 ° C. for 10 minutes.

次に、電解液(アントラキノン−2−スルホン酸4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液)中に前記導電性高分子層(A)を浸漬し、前記エッチドアルミニウム化成箔を陽極として、電流値を0.4mAに固定して電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成することにより、エッチドアルミニウム化成箔表面に設けられた誘電体酸化被膜上に固体電解質層を形成した。   Next, the conductive polymer layer (A) is immersed in an electrolytic solution (mixed solution of 4.67 mmol of anthraquinone-2-sulfonic acid, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water), and the etched aluminum formed foil Is used as an anode, the current value is fixed at 0.4 mA, and electropolymerization is performed to form a conductive polymer layer (B), whereby a solid is formed on the dielectric oxide film provided on the surface of the etched aluminum formed foil. An electrolyte layer was formed.

次に、前記導電性高分子層(B)に対し、カーボンペーストと銀ペーストを順に塗布し、乾燥させて、合計20個のコンデンサ素子を完成させた。
これらの20個のコンデンサ素子について、初期特性として120Hzにおける静電容量(Cs)、損失係数(tanδ×100)、100kHzにおける静電容量(Cs)および等価直列抵抗(ESR)を測定した。
また、155℃大気中放置による熱耐久性試験を行い、所定時間経過後に前記特性を評価した。結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
なお、熱耐久性試験に使用したコンデンサ素子に対しては絶縁性樹脂等による封止は行わなかった。
Next, a carbon paste and a silver paste were sequentially applied to the conductive polymer layer (B) and dried to complete a total of 20 capacitor elements.
For these 20 capacitor elements, capacitance (Cs) at 120 Hz, loss factor (tan δ × 100), capacitance (Cs) at 100 kHz, and equivalent series resistance (ESR) were measured as initial characteristics.
In addition, a thermal durability test was performed by leaving in the atmosphere at 155 ° C., and the characteristics were evaluated after a predetermined time. The results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.
The capacitor element used in the thermal durability test was not sealed with an insulating resin or the like.

[実施例2]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
[Example 2]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium anthraquinone-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as the electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[実施例3]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−2−スルホン酸テトラエチルアンモニウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
[Example 3]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of tetraethylammonium anthraquinone-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as the electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[実施例4]
前記導電性高分子層(A)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例2の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、酸化剤液として4−スルホフタル酸5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56gおよび水10.63gの混合液を用いて化学酸化重合を行い、前記導電性高分子層(A)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
実施例1〜3に比べて、ESRが著しく小さい値を示した。
[Example 4]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 2 except that the method for producing the conductive polymer layer (A) was changed to the following method.
That is, chemical oxidation polymerization was performed using a mixed solution of 5.6 mmol of 4-sulfophthalic acid, 1.56 g of ammonium peroxodisulfate, and 10.63 g of water as an oxidant solution to form the conductive polymer layer (A).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.
Compared with Examples 1 to 3, ESR showed a remarkably small value.

[実施例5]
前記導電性高分子層(A)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例2の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、酸化剤液として4−スルホフタル酸トリアンモニウム5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56g、水10.63gおよびエタノール3.42gの混合液を用いて化学酸化重合を行い、前記導電性高分子層(A)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
実施例1〜3に比べて、ESRが著しく小さい値を示した。
[Example 5]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 2 except that the method for producing the conductive polymer layer (A) was changed to the following method.
That is, chemical oxidative polymerization is performed using 5.6 mmol triammonium 4-sulfophthalate, 1.56 g ammonium peroxodisulfate, 10.63 g water and 3.42 g ethanol as an oxidant solution, and the conductive polymer layer (A) was formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.
Compared with Examples 1 to 3, ESR showed a remarkably small value.

[実施例6]
前記導電性高分子層(A)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例2の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、酸化剤液としてトリフルオロメチルベンゼンスルホン酸カリウム5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56gおよび水10.63gの混合液を用いて化学酸化重合を行い、前記導電性高分子層(A)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
実施例1〜3に比べて、静電容量Csが増加することを確認した。
[Example 6]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 2 except that the method for producing the conductive polymer layer (A) was changed to the following method.
That is, chemical oxidative polymerization was performed using a mixed liquid of 5.6 mmol potassium trifluoromethylbenzenesulfonate, 1.56 g ammonium peroxodisulfate and 10.63 g water as an oxidant liquid, and the conductive polymer layer (A) was formed. Formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.
Compared with Examples 1-3, it confirmed that the electrostatic capacitance Cs increased.

[実施例7]
前記導電性高分子層(A)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例2の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、酸化剤液としてアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56gおよび水10.63gの混合液を用いて化学酸化重合を行い、前記導電性高分子層(A)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
実施例1〜3に比べて、静電容量Csが増加することを確認した。
[Example 7]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 2 except that the method for producing the conductive polymer layer (A) was changed to the following method.
That is, chemical oxidation polymerization was performed using a mixed solution of sodium anthraquinone-2-sulfonate 5.6 mmol, ammonium peroxodisulfate 1.56 g and water 10.63 g as an oxidant solution, and the conductive polymer layer (A) was formed. Formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.
Compared with Examples 1-3, it confirmed that the electrostatic capacitance Cs increased.

[実施例8]
前記導電性高分子層(A)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例2の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、酸化剤液としてアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム5.6mmol、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1.56gおよび水10.63gの混合液を用いて化学酸化重合を行い、前記導電性高分子層(A)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。
[Example 8]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 2 except that the method for producing the conductive polymer layer (A) was changed to the following method.
That is, the conductive polymer layer (A) was formed by performing chemical oxidative polymerization using a mixed liquid of sodium alkylnaphthalenesulfonate 5.6 mmol, ammonium peroxodisulfate 1.56 g and water 10.63 g as an oxidant liquid. .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[実施例9]
以下の方法により導電性高分子層(C)を最初に誘電体酸化皮膜表面に設け、次に実施例1に記載の方法でコンデンサ素子を作製するほかは実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製した。
[Example 9]
The conductive polymer layer (C) is first provided on the surface of the dielectric oxide film by the following method, and then the capacitor element is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the capacitor element is manufactured by the method described in Example 1. Produced.

まず、化学酸化重合によってポリアニリンを合成した。200mLのガラス製反応容器にアニリン4.7g及び濃硫酸2.5gを含む水溶液30mLをとり、過マンガン酸カリウム3.2gを含む水溶液30mLを2時間で滴下した後3時間反応させて化学酸化重合によるポリアニリンを得た。25wt%アンモニア水50mLを加え3時間撹拌した後、遠心分離、水洗し、脱ドープされたポリアニリン粉末を得た。   First, polyaniline was synthesized by chemical oxidative polymerization. In a 200 mL glass reaction vessel, take 30 mL of an aqueous solution containing 4.7 g of aniline and 2.5 g of concentrated sulfuric acid, add 30 mL of an aqueous solution containing 3.2 g of potassium permanganate dropwise over 2 hours, and then react for 3 hours to perform chemical oxidative polymerization. To obtain polyaniline. After adding 50 mL of 25 wt% aqueous ammonia and stirring for 3 hours, the mixture was centrifuged and washed with water to obtain a dedoped polyaniline powder.

このようにして得たポリアニリン粉末をN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、0.5wt%の可溶性ポリアニリン溶液を調製した。   The polyaniline powder thus obtained was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a 0.5 wt% soluble polyaniline solution.

所定の大きさに切断したエッチドアルミニウム化成箔を、前記ポリアニリン溶液に10分浸漬後、引上げ、105℃の送風乾燥機中にて10分乾燥させ、可溶性ポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を形成した。   The etched aluminum formed foil cut to a predetermined size is dipped in the polyaniline solution for 10 minutes, then pulled up, dried in an air dryer at 105 ° C. for 10 minutes, and a conductive polymer layer (C ) Was formed.

コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。   The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[実施例10]
実施例9において、実施例2における導電性高分子層(A)および(B)の組合せを用いてコンデンサ素子作製する以外は実施例9と同様にして固体電解質を誘電体酸化皮膜上に形成し、導電性カーボン、銀ペーストを順次用いて電極を形成した。
[Example 10]
In Example 9, a solid electrolyte was formed on the dielectric oxide film in the same manner as in Example 9 except that the capacitor element was produced using the combination of the conductive polymer layers (A) and (B) in Example 2. Electrodes were formed using conductive carbon and silver paste sequentially.

コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。   The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[実施例11]
実施例9において、実施例3における導電性高分子層(A)および(B)の組合せを用いてコンデンサ素子作製する以外は実施例8と同様にして固体電解質を誘電体酸化皮膜上に形成し、導電性カーボン、銀ペーストを順次用いて電極を形成した。
[Example 11]
In Example 9, a solid electrolyte was formed on the dielectric oxide film in the same manner as in Example 8 except that the capacitor element was produced using the combination of the conductive polymer layers (A) and (B) in Example 3. Electrodes were formed using conductive carbon and silver paste sequentially.

コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表1、3および6ならびに図1および4に示した。   The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 1, 3 and 6 and FIGS.

[比較例1]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−2,7−ジスルホン酸二ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 1]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of disodium anthraquinone-2,7-disulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例2]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にナフタレン−2,7−ジスルホン酸二ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 2]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of naphthalene-2,7-disulfonic acid disodium, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例3]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解重合液に4,4−ビフェニルジスルホン酸4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 3]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of 4,4-biphenyldisulfonic acid, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water in the electrolytic polymerization solution to form a conductive polymer layer (B).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例4]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアルキルナフタレンスルホン酸Na4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 4]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of alkylnaphthalenesulfonic acid Na, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例5]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に4−スルホフタル酸4.67(mmol)、ピロール0.9gおよ
び水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 5]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 (mmol) of 4-sulfophthalic acid, 0.9 g of pyrrole, and 45.8 g of water as an electrolytic solution, thereby forming a conductive polymer layer.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例6]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−1−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、コンデンサの初期特性および熱耐久性が大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 6]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium anthraquinone-1-sulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as the electrolytic solution to form a conductive polymer layer.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared to Examples 1 to 7, the initial characteristics and thermal durability of the capacitors were greatly inferior.

[比較例7]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−2,6−ジスルホン酸二ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 7]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of disodium anthraquinone-2,6-disulfonate, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例8]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にn−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、4および7ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 8]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium n-dodecylbenzenesulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as the electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 4 and 7, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例9]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 9]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization is performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium 1,4-naphthoquinone-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water in the electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). did.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例10]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に3,4−ジヒドロキシアントラキノン−2−スルホン酸4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図2および5に示した。
実施例1〜7に比べて、熱耐久性に大きく劣る結果を示した。
[Comparative Example 10]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization is performed using a mixed solution of 3.67 mmol of 3,4-dihydroxyanthraquinone-2-sulfonic acid, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water in the electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). did.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the result which is largely inferior to thermal durability was shown.

[比較例11]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、特にESRの変化率が大きく熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 11]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium 9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as the electrolytic solution, and the conductive polymer layer (B) was formed. Formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the rate of change of ESR was particularly large and the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例12]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に1−ナフタレンスルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、特にESRの変化率が大きく熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 12]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium 1-naphthalenesulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as an electrolytic solution, thereby forming a conductive polymer layer (B).
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the rate of change of ESR was particularly large and the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例13]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に1−アミノ−4−ブロモアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、特にESRの変化率が大きく熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 13]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was carried out using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium 1-amino-4-bromoanthraquinone-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as the electrolytic solution, and the conductive polymer layer (B ) Was formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1-7, the rate of change of ESR was particularly large and the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例14]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液に4,8−ジアミノ−1,5−ジヒドロキシアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 14]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of sodium 4,8-diamino-1,5-dihydroxyanthraquinone-2-sulfonate, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as the electrolytic solution. A molecular layer (B) was formed.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例15]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−1,5−ジスルホン酸二ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 15]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electropolymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of anthraquinone-1,5-disulfonic acid disodium salt, 0.6 g of pyrrole and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例16]
前記導電性高分子層(B)の製造方法を以下の方法に代えたこと以外は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
すなわち、電解液にアントラキノン−1,8−ジスルホン酸二ナトリウム4.67mmol、ピロール0.6gおよび水45.8gの混合液を用いて電解重合を行い、導電性高分子層(B)を形成した。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 16]
Twenty capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1 except that the method for producing the conductive polymer layer (B) was changed to the following method.
That is, electrolytic polymerization was performed using a mixed solution of 4.67 mmol of disodium anthraquinone-1,8-disulfonate, 0.6 g of pyrrole, and 45.8 g of water as an electrolytic solution to form a conductive polymer layer (B). .
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例17]
実施例7の場合で、前記導電性高分子層(A)だけを形成し、前記導電性高分子層(B
)を形成しなかった他は実施例7の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 17]
In the case of Example 7, only the conductive polymer layer (A) was formed, and the conductive polymer layer (B
) Was not formed, and 20 capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 7.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例18]
実施例4の場合で、前記導電性高分子層(A)だけを形成し、前記導電性高分子層(B
)を形成しなかった他は実施例4の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 18]
In the case of Example 4, only the conductive polymer layer (A) is formed, and the conductive polymer layer (B
) Was not formed, and 20 capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 4.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例19]
実施例1の場合で、前記導電性高分子層(A)だけを形成し、前記導電性高分子層(B
)を形成しなかった他は実施例1の場合と同様にして、20個のコンデンサ素子を得た。
コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、その結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。
実施例1〜7と比較して、熱耐久性に大きく劣る結果となった。
[Comparative Example 19]
In the case of Example 1, only the conductive polymer layer (A) is formed, and the conductive polymer layer (B
) Was not formed, and 20 capacitor elements were obtained in the same manner as in Example 1.
The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.
Compared with Examples 1 to 7, the results were greatly inferior in thermal durability.

[比較例20]
以下の方法により導電性高分子層(C)を最初に誘電体酸化皮膜表面に設け、次に比較例4に記載の方法でコンデンサ素子を作製するほかは実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作成した。
[Comparative Example 20]
A capacitor element is formed in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer layer (C) is first provided on the surface of the dielectric oxide film by the following method, and then a capacitor element is manufactured by the method described in Comparative Example 4. Created.

まず、化学酸化重合によってポリアニリンを合成した。200mLのガラス製反応容器にアニリン4.7g及び濃硫酸2.5gを含む水溶液30mLをとり、過マンガン酸カリウム3.2gを含む水溶液30mLを2時間で滴下した後3時間反応させて化学酸化重合によるポリアニリンを得た。25wt%アンモニア水50mLを加え3時間撹拌した後、遠心分離、水洗し、脱ドープされたポリアニリン粉末を得た。   First, polyaniline was synthesized by chemical oxidative polymerization. In a 200 mL glass reaction vessel, take 30 mL of an aqueous solution containing 4.7 g of aniline and 2.5 g of concentrated sulfuric acid, add 30 mL of an aqueous solution containing 3.2 g of potassium permanganate dropwise over 2 hours, and then react for 3 hours to perform chemical oxidative polymerization. To obtain polyaniline. After adding 50 mL of 25 wt% aqueous ammonia and stirring for 3 hours, the mixture was centrifuged and washed with water to obtain a dedoped polyaniline powder.

このようにして得たポリアニリン粉末をN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、0.5wt%の可溶性ポリアニリン溶液を調製した。   The polyaniline powder thus obtained was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a 0.5 wt% soluble polyaniline solution.

所定の大きさに切断したエッチドアルミニウム化成箔を、前記ポリアニリン溶液に10分浸漬後、引上げ、105℃の送風乾燥機中にて10分乾燥させ、可溶性ポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を形成した。   The etched aluminum formed foil cut to a predetermined size is dipped in the polyaniline solution for 10 minutes, then pulled up, dried in an air dryer at 105 ° C. for 10 minutes, and a conductive polymer layer (C ) Was formed.

コンデンサ素子の特性評価を実施例1の場合と同様に行い、結果を表2、5および8ならびに図3および6に示した。   The characteristics of the capacitor element were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 2, 5 and 8, and FIGS.

前記導電性高分子層(B)に一般式(1)により表される化合物を含む固体電解コンデンサは、前記導電性高分子層(A)に使用するドーパントの種類に関わらず、固体電解コンデンサの熱耐久性等を大幅に向上させることが確認された。   The solid electrolytic capacitor containing the compound represented by the general formula (1) in the conductive polymer layer (B) is a solid electrolytic capacitor regardless of the type of dopant used in the conductive polymer layer (A). It was confirmed that the heat durability and the like were greatly improved.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
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Figure 2010021217
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上記表2、3は、実施例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するCs(120Hz)の変化を示したものである。   Tables 2 and 3 above show changes in Cs (120 Hz) with respect to the test time in the heat resistance test of the capacitor element in the example.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
Figure 2010021217

上記表4、5は、比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するCs(120Hz)の変化を示したものである。   Tables 4 and 5 above show changes in Cs (120 Hz) with respect to the test time in the heat resistance test of the capacitor element in the comparative example.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

上記表6は、実施例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するESR(100kHz)の変化を示したものである。   Table 6 shows the change in ESR (100 kHz) with respect to the test time in the heat resistance test of the capacitor element in the example.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
Figure 2010021217

上記表7、8は、比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するESR(100kHz)の変化を示したものである。   The said Tables 7 and 8 show the change of ESR (100 kHz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor element in the comparative example.

<コンデンサの漏れ電流及び耐電圧の評価>   <Evaluation of capacitor leakage current and withstand voltage>

上記実施例1、4、7、8、9及び比較例4、20で得られたコンデンサ素子をエポキシ樹脂でモールドして、直流電圧4Vを印加し、65℃RH、85℃の環境下、10時間エージング処理を行い、エージング処理前後の漏れ電流を調べた。
また、エージング処理後にコンデンサに印加する順方向電圧を30秒あたり0.1Vの割合で0Vから上昇させ、素子の漏れ電流が100mAとなる電圧を耐電圧と定義する耐電圧試験を行った。結果を表6に示す。
The capacitor elements obtained in Examples 1, 4, 7, 8, 9 and Comparative Examples 4 and 20 were molded with epoxy resin, a DC voltage of 4 V was applied, and an environment of 65 ° C. RH and 85 ° C. was applied. Time aging treatment was performed, and the leakage current before and after the aging treatment was examined.
In addition, a withstand voltage test was performed in which the forward voltage applied to the capacitor after the aging treatment was increased from 0 V at a rate of 0.1 V per 30 seconds, and the voltage at which the leakage current of the element was 100 mA was defined as the withstand voltage. The results are shown in Table 6.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

ポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を誘電体酸化皮膜表面に製膜後、導電性高分子層(A)および導電性高分子層(B)を順に製膜した場合では、エポキシ樹脂封止後のエージング工程において漏れ電流低減効果が確認でき、素子の耐電圧も向上した。誘電体酸化皮膜が高品位であり、損傷が少ない場合導電性高分子層(C)は不要であるが、損傷が多く、エージング処理が必要な場合は導電性高分子層(C)の適用によって、低ESR、高耐熱性と低漏れ電流、高耐電圧を両立でき、信頼性に優れる素子を提供することができる。   When the conductive polymer layer (C) made of polyaniline is formed on the surface of the dielectric oxide film, and then the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B) are sequentially formed, the epoxy resin sealing The leakage current reduction effect was confirmed in the aging process after stopping, and the withstand voltage of the device was also improved. The conductive polymer layer (C) is unnecessary when the dielectric oxide film has high quality and little damage. However, when the damage is large and aging treatment is required, the conductive polymer layer (C) is used. In addition, it is possible to provide an element that is compatible with low ESR, high heat resistance, low leakage current, and high withstand voltage and is excellent in reliability.

<XPSでの評価>   <Evaluation with XPS>

実施例2、4、5ならびに比較例1、4、6の作製したコンデンサ素子に関しては、熱耐久性試験前後でX線光電子分光法分析を行い、その結果を、N1sXPSスペクトルとして図7〜18に示し、N1sの各化学状態比を表10に、窒素と硫黄元素の存在比[窒素を1とした場合の硫黄元素の存在比(相対値)]を表11にそれぞれ示した。   The capacitor elements produced in Examples 2, 4, 5 and Comparative Examples 1, 4, 6 were subjected to X-ray photoelectron spectroscopy analysis before and after the thermal durability test, and the results are shown in FIGS. 7 to 18 as N1sXPS spectra. The chemical state ratios of N1s are shown in Table 10, and the abundance ratio of nitrogen and sulfur element [the abundance ratio of sulfur element when nitrogen is 1 (relative value)] is shown in Table 11, respectively.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
Figure 2010021217

110時間の熱耐久性試験後において、比較例1、4および6ではN1sスペクトルにおいて−NH−に帰属される401.5eV付近のピーク強度比が減少する一方、実施例2、4および5ではそのような変化が無いことが分かる。
前記導電性高分子層(B)である電解重合ポリピロール膜に対してアントラキノン−2−スルホン酸Naがドープされた状態はアントラキノン−2,7−ジスルホン酸Naおよびアルキルナフタレンスルホン酸Naがドープされた状態に比べて、著しく熱的に安定である。つまり熱耐久性に優れた導電性高分子が形成されている。
After 110 hours of thermal durability test, in Comparative Examples 1, 4 and 6, the peak intensity ratio near 401.5 eV attributed to —NH + X — in the N1s spectrum decreases, while Examples 2, 4 and 6 5 shows that there is no such change.
The electropolymerized polypyrrole film, which is the conductive polymer layer (B), is doped with anthraquinone-2-sulfonic acid Na and doped with anthraquinone-2,7-disulfonic acid Na and alkylnaphthalenesulfonic acid Na. Compared to the state, it is extremely thermally stable. That is, a conductive polymer having excellent heat durability is formed.

また表より、本発明に使用される電解重合時のドーパントとしてのアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウムは、スルホン基の位置のみが異なる電解重合時のドーパントであるアントラキノン−1−スルホン酸ナトリウムに比べてポリピロール膜中へのドープ率が高い点で優れている。   In addition, from the table, sodium anthraquinone-2-sulfonate as a dopant at the time of electrolytic polymerization used in the present invention is compared with sodium anthraquinone-1-sulfonate that is a dopant at the time of electrolytic polymerization in which only the position of the sulfone group is different. It is excellent in that the dope ratio into the polypyrrole film is high.

ところで導電性高分子中のドーパント分子の存在状態(化学状態、存在量)については、X線光電子分光法分析による解析手法が報告されている(参考文献 Conductive Polymers Vol.3 p.134)。
X線光電子分光法とは、超高真空中で試料にX線を照射し、試料を構成する原子の内殻から放出されてくる光電子の運動エネルギーとその数をエネルギーアナライザーで測定する分析法である。
By the way, about the presence state (chemical state, abundance) of the dopant molecule in the conductive polymer, an analysis method by X-ray photoelectron spectroscopy analysis has been reported (reference document Conductive Polymers Vol. 3 p. 134).
X-ray photoelectron spectroscopy is an analytical method in which a sample is irradiated with X-rays in an ultra-high vacuum and the kinetic energy and number of photoelectrons emitted from the inner shell of the atoms constituting the sample are measured with an energy analyzer. is there.

通常、原子を構成している電子は原子核から一定の強さの束縛を受けているので、X線を当てたときに放出される光電子の運動エネルギーは、
(励起光のエネルギー)−(束縛エネルギー)
となる。しかしながら、特に原子が化合物や結晶格子を形成しているような別の束縛を受けている状態においては、自由な状態と比較するとその運動エネルギー値に僅かな変化(化学シフト)が確認できる。
Usually, the electrons that make up an atom are bound to a certain intensity from the nucleus, so the kinetic energy of the photoelectrons emitted when struck with X-rays is
(Excitation light energy)-(Binding energy)
It becomes. However, a slight change (chemical shift) in the kinetic energy value can be confirmed in comparison with the free state, particularly in a state where the atoms are subjected to other constraints such as forming a compound or a crystal lattice.

X線光電子分光法では、原子が置かれている束縛状態によってこの化学シフト量が異なるため、この現象を利用して各元素の化学状態の知見が得られ、また発生する光電子数により試料表面近傍の各種元素存在比を特定することができる。   In X-ray photoelectron spectroscopy, the amount of this chemical shift differs depending on the state of the atom where it is placed, so this phenomenon can be used to obtain information on the chemical state of each element. The abundance ratio of various elements can be specified.

固体電解コンデンサの固体電解質にポリピロールを用いた場合、前記固体電解質の化学状態−NH−に帰属されるX線光電子分光法のピーク強度は、そのコンデンサの耐久性と強い相関を示す。
すなわち、155℃大気中、110時間放置した耐熱試験前後で、下式(4)で定義される固体電解質における化学状態−NH−の減少速度Vが0.2(%/h)以下である固体電解コンデンサは著しく優れた熱耐久性を示すことを見出した。
When polypyrrole is used as the solid electrolyte of the solid electrolytic capacitor, the peak intensity of the X-ray photoelectron spectroscopy attributed to the chemical state of the solid electrolyte —NH + X — shows a strong correlation with the durability of the capacitor.
That is, before and after the heat resistance test that was left in the atmosphere at 155 ° C. for 110 hours, the decrease rate V of the chemical state —NH + X — in the solid electrolyte defined by the following formula (4) was 0.2 (% / h) or less. It has been found that the solid electrolytic capacitor is extremely excellent in thermal durability.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

実際に実施例2、4および5ならびに比較例1および4に関して、耐熱試験前後での化学状態−NH−に帰属される401.5eV付近のピーク強度減少速度、耐熱試験前後での静電容量Cs(120Hz)減少速度およびESR(100kHz)増加速度について表12に結果をまとめた。 Actually, with respect to Examples 2, 4, and 5 and Comparative Examples 1 and 4, the peak intensity decrease rate near 401.5 eV attributed to the chemical state -NH + X -- before and after the heat test, The results are summarized in Table 12 for the capacitance Cs (120 Hz) decrease rate and ESR (100 kHz) increase rate.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

ここで化学状態−NH−減少速度、静電容量Cs(120Hz)減少速度、ESR(100kHz)増加速度はそれぞれ下式で定義される。 Here, the chemical state -NH + X -- decrease rate, capacitance Cs (120 Hz) decrease rate, and ESR (100 kHz) increase rate are defined by the following equations, respectively.

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
Figure 2010021217

Figure 2010021217
Figure 2010021217

表より、耐熱試験前後における化学状態−NH−の減少速度と、静電容量Cs(120Hz)減少速度およびESR(100kHz)増加速度は、比例関係にあることが示唆された。 From the table, it was suggested that the decrease rate of the chemical state -NH + X -- before and after the heat resistance test, the capacitance Cs (120 Hz) decrease rate, and the ESR (100 kHz) increase rate are in a proportional relationship.

また表において、特にアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウムを電解重合ドーパントに使用した実施例2、4および5においては、155℃大気中110時間の耐熱試験前後で、化学状態−NH−の減少速度が0.2(%/h)以下となるとき、静電容量Cs(120Hz)減少速度が0.17(%/h)以下、ESR(100kHz)増加速度が4.0(%/h)以下という優れた熱耐久性を示した。 In the table, especially in the Examples 2, 4 and 5 using sodium anthraquinone-2-sulfonic acid to electrolytic polymerization dopant, before and after the heat resistance test of 110 hours in 155 ° C. air, chemical state -NH + X - - of When the decrease rate is 0.2 (% / h) or less, the capacitance Cs (120 Hz) decrease rate is 0.17 (% / h) or less, and the ESR (100 kHz) increase rate is 4.0 (% / h). ) The following excellent thermal durability was exhibited.

実施例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するCs(120Hz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted Cs (120 Hz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in an Example. 比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するCs(120Hz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted Cs (120 Hz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in a comparative example. 比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するCs(120Hz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted Cs (120 Hz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in a comparative example. 実施例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するESR(100kHz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted ESR (100 kHz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in an Example. 比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するESR(100kHz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted ESR (100 kHz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in a comparative example. 比較例におけるコンデンサ素子の耐熱試験において、試験時間に対するESR(100kHz)をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted ESR (100 kHz) with respect to test time in the heat resistance test of the capacitor | condenser element in a comparative example. 実施例2のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of Example 2. FIG. 実施例2のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat test of the capacitor | condenser element of Example 2. FIG. 実施例4のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of Example 4. FIG. 実施例4のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat test of the capacitor | condenser element of Example 4. FIG. 実施例5のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of Example 5. FIG. 実施例5のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat resistance test of the capacitor | condenser element of Example 5. FIG. 比較例1のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 1. 比較例1のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 1. 比較例4のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 4. 比較例4のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 4. 比較例6のコンデンサ素子の耐熱試験前のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis before the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 6. 比較例6のコンデンサ素子の耐熱試験後のX線光電子分光法分析によるN1sXPSスペクトル図である。It is a N1sXPS spectrum figure by the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the heat test of the capacitor | condenser element of the comparative example 6.

符号の説明Explanation of symbols

1 N1sに対応するピーク
2 ドーパントの影響によるピーク1
3 ドーパントの影響によるピーク2
4 ドーパントの影響によるピーク3
5 ドーパントの影響によるピーク4
1 Peak corresponding to N1s 2 Peak 1 due to influence of dopant
3 Peak 2 due to dopant effects
4 Peak 3 due to dopant effect
5 Peak 4 due to dopant effect

Claims (10)

被膜形成金属表面に設けられた誘電体酸化被膜上に固体電解質層を備えた固体電解コンデンサであって、前記固体電解質層は、化学酸化重合により形成されてなる導電性高分子層(A)と、前記導電性高分子層(A)を陽極とする電解重合により形成されてなる導電性高分子層(B)と、を少なくとも有し、前記導電性高分子層(B)が、下記一般式(1)
Figure 2010021217
(式中、Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R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鎖状アルキル基を表わす。)で表される有機スルホン酸塩の解離により生じる有機スルホン酸陰イオンをドーパントとして含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
A solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer on a dielectric oxide film provided on a film-forming metal surface, wherein the solid electrolyte layer includes a conductive polymer layer (A) formed by chemical oxidative polymerization and A conductive polymer layer (B) formed by electrolytic polymerization using the conductive polymer layer (A) as an anode, and the conductive polymer layer (B) has the following general formula: (1)
Figure 2010021217
(In the formula, X 1 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 1 to R 7 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A solid electrolytic capacitor comprising an organic sulfonate anion generated by dissociation of an organic sulfonate represented by the formula:
前記一般式(1)により表される有機スルホン酸塩が、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩およびアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。   The organic sulfonate represented by the general formula (1) is at least one selected from the group consisting of anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt, and an anthraquinone-2-sulfonic acid alkali metal salt. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is one. 前記導電性高分子層(A)が、下記一般式(2)、
Figure 2010021217
(式中、Xは水素原子またはハロゲン原子を表す。Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R11は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、水酸基、ニトロ基またはシアノ基を表わす。)により表される有機スルホン酸塩、または、
下記一般式(3)
Figure 2010021217
(式中、X、XおよびXはそれぞれ独立して水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を表す。)により表される有機スルホン酸塩の解離により生じる有機スルホン酸陰イオンをドーパントとして含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の固体電解コンデンサ。
The conductive polymer layer (A) has the following general formula (2),
Figure 2010021217
(In the formula, X 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom. X 3 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Represents an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, or a cyano group), or
The following general formula (3)
Figure 2010021217
(In the formula, X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R represents a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. 3. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, comprising an organic sulfonate anion generated by dissociation of an organic sulfonate represented by formula (1) as a dopant.
前記導電性高分子層(A)および前記導電性高分子層(B)が、それぞれポリピロールを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer layer (A) and the conductive polymer layer (B) each contain polypyrrole. 前記誘電体酸化皮膜と、前記導電性高分子層(A)との間に、
ポリアニリンから成る導電性高分子層(C)が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
Between the dielectric oxide film and the conductive polymer layer (A),
5. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, further comprising a conductive polymer layer (C) made of polyaniline.
被膜形成金属表面に誘電体酸化被膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化被膜上に導電性高分子層(A)を化学酸化重合により形成する工程と、
前記導電性高分子層(A)上に導電性高分子層(B)を電解重合により形成する工程と、
を有する固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記化学酸化重合が、下記一般式(2)
Figure 2010021217
(式中、Xは水素原子またはハロゲン原子を表す。Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R11は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状ハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12アリール基、水酸基、ニトロ基またはシアノ基を表わす。)により表される化合物、又は、下記一般式(3)
Figure 2010021217
(式中、X、XおよびXはそれぞれ独立して水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を表す。)により表される化合物の存在下、ペルオキソ硫酸塩を酸化剤として実施され、
前記電解重合が、下記一般式(1)
Figure 2010021217
(式中、Xは水素イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンまたは金属イオンを表す。R〜R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鎖状アルキル基を表わす。)により表される化合物の存在下に実施されることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
Forming a dielectric oxide film on the film-forming metal surface;
Forming a conductive polymer layer (A) on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization;
Forming a conductive polymer layer (B) on the conductive polymer layer (A) by electrolytic polymerization;
A method for producing a solid electrolytic capacitor having
The chemical oxidative polymerization is represented by the following general formula (2)
Figure 2010021217
(In the formula, X 2 represents a hydrogen atom or a halogen atom. X 3 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, A compound having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group or a cyano group), or the following general formula (3)
Figure 2010021217
(In the formula, X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R represents a hydrogen atom, a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. In the presence of a compound represented by the following formula:
The electrolytic polymerization is represented by the following general formula (1)
Figure 2010021217
(In the formula, X 1 represents a hydrogen ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion or a metal ion. R 1 to R 7 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms. The method for producing a solid electrolytic capacitor is carried out in the presence of a compound represented by:
前記一般式(1)により表される化合物が、アントラキノン−2−スルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸有機アンモニウム塩およびアントラキノン−2−スルホン酸アルカリ金属塩からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項6に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The compound represented by the general formula (1) is at least one selected from the group consisting of anthraquinone-2-sulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid organic ammonium salt, and an anthraquinone-2-sulfonic acid alkali metal salt. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of Claim 6 characterized by the above-mentioned. 請求項6又は7に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、
被膜形成金属表面に誘電体酸化被膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化被膜上にポリアニリンからなる導電性高分子層(C)を形成する工程と、
前記導電性高分子層(C)上に、導電性高分子層(A)を化学酸化重合により形成する工程と、
前記導電性高分子層(A)上に導電性高分子層(B)を電解重合により形成する工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
In the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of Claim 6 or 7,
Forming a dielectric oxide film on the film-forming metal surface;
Forming a conductive polymer layer (C) made of polyaniline on the dielectric oxide film;
Forming a conductive polymer layer (A) on the conductive polymer layer (C) by chemical oxidative polymerization;
Forming a conductive polymer layer (B) on the conductive polymer layer (A) by electrolytic polymerization;
A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising:
前記導電性高分子層(C)は、ポリアニリンのNMP溶液の塗布、乾燥により形成されることを特徴とする、請求項8に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 8, wherein the conductive polymer layer (C) is formed by applying and drying an NMP solution of polyaniline. 請求項1〜5のいずれかに記載の固体電解コンデンサを備えた電子機器。   The electronic device provided with the solid electrolytic capacitor in any one of Claims 1-5.
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