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JP4610383B2 - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof Download PDF

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JP4610383B2
JP4610383B2 JP2005077704A JP2005077704A JP4610383B2 JP 4610383 B2 JP4610383 B2 JP 4610383B2 JP 2005077704 A JP2005077704 A JP 2005077704A JP 2005077704 A JP2005077704 A JP 2005077704A JP 4610383 B2 JP4610383 B2 JP 4610383B2
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Description

この発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関し、特にたとえば、陽極体の内部に微細な空孔などを有する、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same, and more particularly, for example, to a solid electrolytic capacitor having a fine void inside an anode body and a method for manufacturing the same.

従来、固体電解コンデンサについては、弁作用金属の焼結体からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を電解酸化処理により形成し、誘電体酸化皮膜上に固体電解質からなる陰極層を形成したものが知られている。この弁作用金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化皮膜が形成される金属を指し、タンタル、ニオブ、アルミニウム、チタン等が該当する。   Conventionally, for solid electrolytic capacitors, a dielectric oxide film is formed on the surface of an anode body made of a sintered body of valve action metal by electrolytic oxidation treatment, and a cathode layer made of a solid electrolyte is formed on the dielectric oxide film It has been known. The valve metal is a metal on which a very dense and durable dielectric oxide film is formed by electrolytic oxidation treatment, and includes tantalum, niobium, aluminum, titanium, and the like.

固体電解質には二酸化マンガン等の導電性無機材料、又はTCNQ(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)錯塩や導電性高分子等の導電性有機材料が用いられている。特に、固体電解質の中でも、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン又はそれらの誘導体等の導電性高分子の電気伝導性は二酸化マンガンやTCNQ錯塩の電気伝導性に比べて高いため、これらを陰極層として誘電体酸化皮膜上に形成すれば、ESR(等価直列抵抗)が低く、かつ高周波特性に優れた固体電解コンデンサを提供することができる。   As the solid electrolyte, a conductive inorganic material such as manganese dioxide, or a conductive organic material such as a TCNQ (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) complex salt or a conductive polymer is used. In particular, among solid electrolytes, the electrical conductivity of conductive polymers such as polypyrrole, polyaniline, polythiophene or their derivatives is higher than that of manganese dioxide and TCNQ complex salts. If formed on the film, a solid electrolytic capacitor having low ESR (equivalent series resistance) and excellent high frequency characteristics can be provided.

このポリピロール等の導電性高分子を用いて陰極層を形成する場合、従来化学重合法や電解重合法が利用されている。化学重合法は、酸化剤により単量体を酸化重合して、陽極体上に導電性高分子からなる陰極層を形成する方法である。電解重合法は、電気分解においてアノードで生じる酸化反応により単量体を酸化重合して、アノード上に導電性高分子からなる陰極層を形成する方法である。   In the case of forming a cathode layer using a conductive polymer such as polypyrrole, a chemical polymerization method or an electrolytic polymerization method is conventionally used. The chemical polymerization method is a method in which a monomer is oxidatively polymerized with an oxidizing agent to form a cathode layer made of a conductive polymer on the anode body. The electrolytic polymerization method is a method in which a monomer is oxidatively polymerized by an oxidation reaction generated at the anode in electrolysis to form a cathode layer made of a conductive polymer on the anode.

化学重合法を利用する方法では、誘電体酸化皮膜上に酸化剤を付着させ、次にこれを導電性高分子となる単量体の溶液又は気体に接触させることにより、単量体を酸化重合させ、誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を形成している。しかしながら、この方法により形成される導電性高分子層には、強度が弱い、むらが発生し易い、電解重合法により形成される導電性高分子層に比べて電気伝導性が低い等の欠点がある。   In the method using the chemical polymerization method, an oxidant is deposited on the dielectric oxide film, and then the monomer is oxidatively polymerized by bringing it into contact with a monomer solution or gas that becomes a conductive polymer. Thus, a conductive polymer layer is formed on the dielectric oxide film. However, the conductive polymer layer formed by this method has drawbacks such as weak strength, easily unevenness, and low electrical conductivity compared to the conductive polymer layer formed by the electrolytic polymerization method. is there.

一方、電解重合法を利用して形成すると、一般に強度が強く電気伝導性が高く、且つ均一で良質な導電性高分子層を形成することができる。しかしながら、誘電体酸化皮膜は絶縁体であるためリード線を給電のための電極として利用することができず、電解重合を利用して誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を直接形成することは非常に困難であった。   On the other hand, when the electropolymerization method is used, it is possible to form a conductive polymer layer that is generally strong and has high electrical conductivity and is uniform and of good quality. However, since the dielectric oxide film is an insulator, the lead wire cannot be used as an electrode for power feeding, and a conductive polymer layer is directly formed on the dielectric oxide film using electrolytic polymerization. Was very difficult.

これを解決する手段として、誘電体酸化皮膜上に化学重合による導電性高分子膜を形成して表面を導電化した後、この導電性高分子膜上に電解重合による導電性高分子膜を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。   As a means to solve this, after forming a conductive polymer film by chemical polymerization on the dielectric oxide film and making the surface conductive, a conductive polymer film by electrolytic polymerization is formed on this conductive polymer film A method has been proposed (for example, Patent Document 1).

また、本出願人は、プレコート層(導電性の膜)上に導電性高分子層を形成する方法として、外部電極によるプレコート層への給電点を所定時間毎に変更して導電性高分子層の厚さを均一化する方法を提案している(例えば、特許文献2)。
特公平4−74853号公報[H01G 9/02] 特開平11−283878号公報[H01G 9/028、H01G 13/00]
In addition, as a method of forming the conductive polymer layer on the precoat layer (conductive film), the present applicant changes the feeding point to the precoat layer by the external electrode every predetermined time. Has proposed a method for equalizing the thickness of the film (for example, Patent Document 2).
Japanese Examined Patent Publication No. 4-74853 [H01G 9/02] JP-A-11-283878 [H01G 9/028, H01G 13/00]

固体電解コンデンサについては、固体電解コンデンサの外径寸法を従来の寸法より大きくすることなく、その容量を増加することが求められている。固体電解コンデンサの容量を大きくするには陽極体の表面積を広げる必要があり、その方法の一つとして、焼結体を構成している粒子を小型化することが考えられる。つまり、従来の陽極体と同一体積、同一密度でありながら、焼結体の粒子の粒径を従来より小さいものにすることにより、外形寸法や重量を増加させることなく陽極体の表面積を拡げることができる。   As for solid electrolytic capacitors, it is required to increase the capacity without increasing the outer diameter of the solid electrolytic capacitors than the conventional dimensions. In order to increase the capacity of the solid electrolytic capacitor, it is necessary to increase the surface area of the anode body. As one of the methods, it is conceivable to reduce the size of the particles constituting the sintered body. In other words, the surface area of the anode body can be increased without increasing the external dimensions and weight by making the particle size of the sintered body particles smaller than the conventional one while having the same volume and density as the conventional anode body. Can do.

しかしながら、このような焼結体を陽極体として用いた場合、焼結体内部の空孔が従来よりも更に小さくなるため、特許文献1および2の従来技術のように誘電体酸化皮膜が形成された陽極体に化学重合だけでプレコート層を形成しても、非常に小さな空孔内の表面にプレコート層を形成し難い。その上、プレコート層が焼結体の外部表面に先に付着して、プレコート層を形成する物質が焼結体内部へ入り込むために必要な焼結体表面の空隙をさらに小さくしてしまい、焼結体内部の空孔をプレコート層で覆うことが難しくなる。   However, when such a sintered body is used as an anode body, since the pores in the sintered body are further smaller than in the prior art, a dielectric oxide film is formed as in the prior arts of Patent Documents 1 and 2. Even if the precoat layer is formed only on the anode body by chemical polymerization, it is difficult to form the precoat layer on the surface in very small pores. In addition, the precoat layer adheres to the outer surface of the sintered body first, and the voids on the surface of the sintered body necessary for the material forming the precoat layer to enter the inside of the sintered body are further reduced. It becomes difficult to cover the voids inside the bonded body with the precoat layer.

また、化学重合によるプレコート層は導電性高分子の単量体が焼結体の表面に点々と付着して形成されるため、プレコート層には元来隙間が多い。   Further, since the prepolymer layer formed by chemical polymerization is formed by depositing conductive polymer monomers on the surface of the sintered body, the precoat layer originally has many gaps.

したがって、このようなプレコート層を基に電解重合により形成する導電性高分子層を成長させても、プレコート層の隙間はほとんど埋まらず、導電性高分子層と誘電体酸化皮膜との界面に多くの隙間が残る。   Therefore, even when a conductive polymer layer formed by electrolytic polymerization is grown on the basis of such a precoat layer, the gap between the precoat layers is hardly filled, and there are many at the interface between the conductive polymer layer and the dielectric oxide film. The gap remains.

そして、コンデンサの容量は、陽極体と誘電体酸化皮膜を挟んで形成する陰極層の対向面積によって決まるため、陽極体の表面積を拡大しても対向する導電性高分子層の表面積はあまり増加しなければ、固体電解コンデンサの容量の大きな増加につなげることはできなかった。   Since the capacitance of the capacitor is determined by the facing area of the cathode layer formed by sandwiching the anode body and the dielectric oxide film, even when the surface area of the anode body is increased, the surface area of the opposing conductive polymer layer increases so much. Without it, it was not possible to lead to a large increase in the capacity of the solid electrolytic capacitor.

それゆえに、この発明の主たる目的は、外径寸法を大きくすることなく大容量化を可能にした固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor capable of increasing the capacity without increasing the outer diameter and a method for manufacturing the same.

請求項1の発明は、(a)弁作用金属の焼結体からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成するステップ、(b)誘電体酸化皮膜上に、2種以上のドーパント剤、酸化剤および酸化重合により導電性高分子となる単量体を用いる化学重合によりプレコート層を、化学重合によって、誘電体酸化皮膜が露出する隙間を散在させて形成するステップ、(c)誘電体酸化皮膜の表面の内のプレコート層が形成されていない部分の上に、陽極体を電解重合用電極との間に交流電流に正の直流バイアス電流を重畳することにより陽極体に負電圧が印加されないように電流を流す電解重合により、導電性高分子層からなる補助プレコート層を形成するステップ、および(d)プレコート層および補助プレコート上に、ドーパント剤および酸化重合により導電性高分子となる単量体を用いて、プレコート層および補助プレコート層に電流を流す電解重合により導電性高分子層を形成するステップを含む、固体電解コンデンサ製造方法である。
The invention of claim 1 includes (a) a step of forming a dielectric oxide film on the surface of an anode body made of a sintered body of valve action metal, (b) two or more dopant agents on the dielectric oxide film, A step of forming a precoat layer by chemical polymerization using an oxidant and a monomer that becomes a conductive polymer by oxidative polymerization, by interstitial gaps exposing the dielectric oxide film by chemical polymerization , (c) dielectric oxidation A negative voltage is not applied to the anode body by superimposing a positive DC bias current on the alternating current between the anode body and the electrode for electrolytic polymerization on the portion of the surface of the film where the precoat layer is not formed. by electrolytic polymerization flowing current so, step to form the auxiliary pre-coat layer of a conducting polymer layer, and (d) pre-coat layer and on the auxiliary precoated, by the dopant agent Contact and oxidative polymerization Using a monomer comprising a conductive polymer, comprising the step of forming a conductive polymer layer by electrolytic polymerization supplying a current to the precoat layer and the auxiliary pre-coat layer, a solid electrolytic capacitor manufacturing method.

請求項1の発明では、まず弁作用金属の焼結体からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する。そして、2種以上のドーパント剤、酸化剤および酸化重合により導電性高分子となる単量体を用いた化学重合により、誘電体酸化皮膜上にプレコート層を形成する。このプレコート層には隙間が多く、しかも陽極体の内部の微小な空孔内などの陽極体の表面にはプレコート層が形成されにくく誘電体酸化皮膜だけの部分が残る。   In the first aspect of the invention, first, a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode body made of a sintered body of the valve action metal. Then, a precoat layer is formed on the dielectric oxide film by chemical polymerization using two or more dopant agents, an oxidant, and a monomer that becomes a conductive polymer by oxidative polymerization. The precoat layer has many gaps, and the precoat layer is hard to be formed on the surface of the anode body, such as in the microscopic voids inside the anode body, so that only the dielectric oxide film remains.

次に、陽極体と電解重合用電極との間に交流電流に正の電流バイアス電流を重畳することにより陽極体に負電荷が印加されないように電流を流すと、絶縁体である誘電体酸化皮膜の表面の内のプレコート層が形成されていない部分の上に充放電電流が流れる。このとき、先のプレコート層形成時に2種以上のドーパント剤を用いると、これらのドーパント剤が誘電体酸化皮膜の表面に付着して、誘電体酸化皮膜上が電気化学的に電荷を帯び、電解重合により発生するラジカルカチオンを引き付け易くなる。このため、補助プレコート層が形成され易くなり、効率よくプレコート層の隙間を埋めることができる。   Next, when a current is passed between the anode body and the electrode for electrolytic polymerization so that a negative charge is not applied to the anode body by superimposing a positive current bias current on the alternating current, a dielectric oxide film that is an insulator The charge / discharge current flows on the portion of the surface where the precoat layer is not formed. At this time, if two or more kinds of dopant agents are used at the time of the previous precoat layer formation, these dopant agents adhere to the surface of the dielectric oxide film, and the dielectric oxide film is charged with an electrochemical charge. It becomes easy to attract radical cations generated by polymerization. For this reason, it becomes easy to form an auxiliary | assistant precoat layer, and the clearance gap between precoat layers can be filled efficiently.

そして、最後に電解重合により導電性高分子層を形成すると、プレコート層および補助プレコート層上に導電性高分子層が成長して、陽極体の表面全体がある程度の厚みを有する導電性高分子層で覆われる。   Finally, when the conductive polymer layer is formed by electrolytic polymerization, the conductive polymer layer grows on the precoat layer and the auxiliary precoat layer, and the entire surface of the anode body has a certain thickness. Covered with.

請求項2の発明は、ステップ(b)では、2種以上のドーパント剤の少なくとも1種にスルホン酸系化合物を用いる、請求項1記載の固体電解コンデンサの製造方法である。   Invention of Claim 2 is a manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of Claim 1 which uses a sulfonic acid type compound for at least 1 sort (s) of a 2 or more types of dopant agent in a step (b).

請求項2の発明では、スルホン酸系化合物は電子供与性に優れるため、化学重合する際にスルホン酸系化合物を用いることによりプレコート層の導電性を向上させ、延いては固体電解コンデンサのESRを低減することができる。   In the invention of claim 2, since the sulfonic acid compound is excellent in electron donating property, the conductivity of the precoat layer is improved by using the sulfonic acid compound during chemical polymerization, and as a result, the ESR of the solid electrolytic capacitor is increased. Can be reduced.

請求項3の発明は、ステップ(b)では、2種以上のドーパント剤の少なくとも1種にメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いる、請求項1または2記載の固体電解コンデンサの製造方法である。   Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of Claim 1 or 2 which uses the silane coupling agent which has a mercapto group for at least 1 sort (s) of 2 or more types of dopant agents in step (b). .

請求項2の発明では、化学重合する際にメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いると、酸化剤によりメルカプト基が酸化されてスルホン基が形成されて、スルホン基はドーパント剤として作用する。このため、プレコート層の導電率を向上させることができ、延いては固体電解コンデンサのESRを低減することができる。   In the invention of claim 2, when a silane coupling agent having a mercapto group is used during chemical polymerization, the mercapto group is oxidized by the oxidizing agent to form a sulfone group, and the sulfone group acts as a dopant agent. For this reason, the electrical conductivity of a precoat layer can be improved and, as a result, ESR of a solid electrolytic capacitor can be reduced.

また、メルカプト基を有するシランカップリング剤は陽極体の表面およびプレコート層と結合するため、誘電体酸化皮膜とプレコート層との密着性が向上し、固体電解コンデンサのESRは低減する。   Further, since the silane coupling agent having a mercapto group is bonded to the surface of the anode body and the precoat layer, the adhesion between the dielectric oxide film and the precoat layer is improved, and the ESR of the solid electrolytic capacitor is reduced.

請求項4の発明は、ステップ(b)における2種以上のドーパント剤の少なくとも2種のドーパント剤にステップ(d)におけるドーパント剤と同じドーパント剤と用いる、請求項1または2のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法である。
The invention according to claim 4, using the same dopant agent and dopant agent in step (d) at least two dopant agent of two or more dopants agent in step (b), according to claim 1 or 2 This is a method for producing a solid electrolytic capacitor.

請求項4の発明では、プレコート層に用いた少なくとも2種のドーパント剤を導電性高分子層のドーパント剤として使用することにより、プレコート層および導電性高分子層における一連の導電性が向上する。   In the invention of claim 4, by using at least two kinds of dopant agents used in the precoat layer as the dopant agent of the conductive polymer layer, a series of conductivity in the precoat layer and the conductive polymer layer is improved.

請求項5の発明は、弁作用金属の焼結体からなる陽極体、陽極体の表面に形成される誘電体酸化皮膜、誘電体酸化皮膜上に2種以上のドーパント剤を含み、化学重合によって形成される導電性高分子からなる、誘電体皮膜が露出する隙間が散在したプレコート層、誘電体酸化皮膜の表面の内のプレコート層が形成されていない部分の上に、陽極体と電解重合用電極との間に交流電流に正の直流バイアス電流を重畳することにより陽極体に負電圧が印加されないように電流を流す電解重合により形成される導電性高分子からなる補助プレコート層、およびプレコート層および補助プレコート層上にからなる電解重合により形成される導電性高分子層を備える、固体電解コンデンサである。
The invention of claim 5, anode body formed of a sintered body of valve metal, a dielectric oxide film formed on the surface of the anode body, on a dielectric oxide coating, see contains two or more dopants, chemical A precoat layer made of a conductive polymer formed by polymerization, in which gaps exposing the dielectric film are scattered, and on the portion of the surface of the dielectric oxide film where the precoat layer is not formed, and the anode body and electrolysis positive DC bias current made of a conductive polymer a negative voltage to the anode body is formed by electrolytic polymerization passing current so as not to be applied by superimposing an auxiliary precoat layer in alternating current between the polymerization electrode, and A solid electrolytic capacitor comprising a conductive polymer layer formed by electrolytic polymerization comprising a precoat layer and an auxiliary precoat layer.

請求項5の発明では、請求項1の発明と同様の作用を示す。   The invention of claim 5 has the same action as that of the invention of claim 1.

請求項6の発明は、2種以上のドーパント剤の少なくとも1種がスルホン酸系化合物からなる、請求項5記載の固体電解コンデンサである。   The invention according to claim 6 is the solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein at least one of the two or more dopant agents comprises a sulfonic acid compound.

請求項6の発明では、請求項2の発明と同様の作用を示す。   The invention of claim 6 has the same function as that of the invention of claim 2.

請求項7の発明は、2種以上のドーパント剤の少なくとも1種がメルカプト基を有するシランカップリング剤からなる、請求項5または6記載の固体電解コンデンサである。   The invention according to claim 7 is the solid electrolytic capacitor according to claim 5 or 6, wherein at least one of the two or more dopant agents comprises a silane coupling agent having a mercapto group.

請求項7の発明では、請求項3の発明と同様の作用を示す。   The invention of claim 7 exhibits the same action as that of the invention of claim 3.

請求項8の発明は、2種以上のドーパント剤の少なくとも2種のドーパント剤が導電性高分子層に含まれる2種のドーパント剤と同じドーパント剤からなる、請求項5または6のいずれかに記載の固体電解コンデンサである。
Invention of Claim 8 consists of the same dopant agent as 2 types of dopant agents in which at least 2 types of dopant agents of 2 or more types of dopant agents are contained in an electroconductive polymer layer in any one of Claim 5 or 6 It is a solid electrolytic capacitor of description.

請求項8の発明では、請求項4の発明と同様の作用を示す。   The invention of claim 8 exhibits the same operation as that of the invention of claim 4.

この発明によれば、たとえば従来のものより粒径の小さな弁作用金属の粉末を用いた焼結体を陽極体に使用しても、2種以上のドーパント剤を用いてプレコート層を形成することにより、補助プレコート層の形成が促進されて、陽極体の表面全体を導電性高分子層で覆うことができる。このため、導電性高分子層が形成される表面積が広がり、固体電解コンデンサの電極面積が拡大する。したがって、固体電解コンデンサの外径寸法を大きくすることなくその容量を増加させることができる。   According to the present invention, for example, even when a sintered body using a valve metal powder having a particle diameter smaller than that of the conventional one is used for the anode body, the precoat layer is formed using two or more kinds of dopant agents. Thereby, formation of an auxiliary | assistant precoat layer is accelerated | stimulated and the whole surface of an anode body can be covered with a conductive polymer layer. For this reason, the surface area on which the conductive polymer layer is formed increases, and the electrode area of the solid electrolytic capacitor increases. Therefore, the capacity can be increased without increasing the outer diameter of the solid electrolytic capacitor.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

図1に示すこの発明の一実施例である固体電解コンデンサ10は、コンデンサ素子12の表面上にカーボン層14および銀ペースト層16を形成し、銀ペースト層16およびコンデンサ素子12の電極引出用リード線18にそれぞれ金属端子板20を取り付けて、これらにエポキシ樹脂などによる外殻22を形成したものである。   A solid electrolytic capacitor 10 according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a carbon layer 14 and a silver paste layer 16 formed on the surface of a capacitor element 12, and leads for electrode extraction of the silver paste layer 16 and the capacitor element 12. A metal terminal plate 20 is attached to each of the wires 18, and an outer shell 22 made of epoxy resin or the like is formed on these.

コンデンサ素子12は、電極引出用リード線18が取り付けられた陽極体24に、電解酸化処理による誘電体酸化皮膜26、化学重合によるプレコート層28、電解重合による補助プレコート層30、および電解重合による導電性高分子層32を積層させたものである。この内のプレコート層28、補助プレコート層30および導電性高分子層32の積層体が陰極層34となり、陽極体24および陰極層34は絶縁性の誘電体酸化皮膜26によって絶縁された2つの電極として作用する。   The capacitor element 12 includes an anode body 24 to which an electrode lead wire 18 is attached, a dielectric oxide film 26 by electrolytic oxidation treatment, a precoat layer 28 by chemical polymerization, an auxiliary precoat layer 30 by electrolytic polymerization, and a conductivity by electrolytic polymerization. In this case, the functional polymer layer 32 is laminated. A laminate of the precoat layer 28, the auxiliary precoat layer 30 and the conductive polymer layer 32 is a cathode layer 34, and the anode body 24 and the cathode layer 34 are two electrodes insulated by an insulating dielectric oxide film 26. Acts as

陽極体24にはタンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムなどの弁作用金属の焼結体が用いられる。焼結体は弁作用金属の粉末を焼き固めたものであり、その表面には多数の微小な窪みが形成され、またその中には多数の微小な空孔が存在する。粉末の粒径を従来のものより小さくすることにより、窪みや空孔の大きさは従来のものより小さくなる。たとえば、従来用いられている10〜200μmの粒径のタンタル粉末から形成される焼結体では、焼結体内部の空孔の平均直径(ポア径)は0.5〜1.0μmになる。これに対して、2μm以下の粒径の粉末を全体の1%以上含むタンタル粉末を用いて焼結体を形成すると、その焼結体内部の空孔の平均直径(ポア径)は0.05〜0.2μmと非常に小さくなる。   For the anode body 24, a sintered body of a valve action metal such as tantalum, niobium, titanium, or aluminum is used. The sintered body is obtained by baking and compacting a powder of valve action metal, and a large number of minute depressions are formed on the surface thereof, and a large number of minute voids exist therein. By making the particle size of the powder smaller than that of the conventional one, the size of the dents and holes becomes smaller than that of the conventional one. For example, in a conventionally used sintered body formed of tantalum powder having a particle size of 10 to 200 μm, the average diameter (pore diameter) of pores inside the sintered body is 0.5 to 1.0 μm. On the other hand, when a sintered body is formed using a tantalum powder containing 1% or more of a powder having a particle diameter of 2 μm or less, the average diameter (pore diameter) of pores inside the sintered body is 0.05. It becomes very small with ~ 0.2 μm.

誘電体酸化皮膜26はタンタルやアルミニウムなどを電解酸化して得られる酸化タンタル(Ta25)や酸化アルミニウム(Al23)などの非常に薄い絶縁性膜である。 The dielectric oxide film 26 is a very thin insulating film such as tantalum oxide (Ta 2 0 5 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) obtained by electrolytic oxidation of tantalum or aluminum.

プレコート層28、補助プレコート層30および導電性高分子層32にはポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ならびにこれらの誘導体などの導電性高分子にスルホン酸系化合物などのドーパント剤を添加した樹脂が用いられる。ドーパント剤は芳香族スルホン酸塩、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩などのアニオン系界面活性剤、またはエステル塩、エーテル塩、エステルエーテル塩、アルカノールアミド塩などの非イオン系界面活性剤である。たとえば、アニオン系界面活性剤としてアルキルナフタレンスルホン酸やアルキルエーテル硫酸エステルナトリウムがあり、非イオン系界面活性剤としてポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルがある。   For the precoat layer 28, the auxiliary precoat layer 30, and the conductive polymer layer 32, a resin obtained by adding a dopant agent such as a sulfonic acid compound to a conductive polymer such as polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof is used. The dopant agent is an anionic surfactant such as aromatic sulfonate, carboxylate, sulfate ester salt or phosphate ester salt, or nonionic surfactant such as ester salt, ether salt, ester ether salt or alkanolamide salt. It is an agent. For example, there are alkyl naphthalene sulfonic acid and sodium alkyl ether sulfate as an anionic surfactant, and polyoxyethylene nonyl phenyl ether as a non-ionic surfactant.

固体電解コンデンサ10を製造する場合、まず電極引出用リード線18が取り付けられた、たとえば幅2.33mm、長さ1.75mm、厚さ0.95mmのタンタル焼結体の陽極体24を用意する。そして、陽極体24および電極引出用リード線18の一部を0.02重量%のリン酸水溶液に浸漬し、電圧を印加することによりこれらを電解酸化して、陽極体24および電極引出用リード線18の一部の表面に誘電体酸化皮膜26を形成する。   When the solid electrolytic capacitor 10 is manufactured, first, an anode body 24 of a tantalum sintered body having a width of 2.33 mm, a length of 1.75 mm, and a thickness of 0.95 mm, for example, to which an electrode lead wire 18 is attached is prepared. . Then, a part of the anode body 24 and the electrode lead wire 18 are immersed in a 0.02 wt% phosphoric acid aqueous solution, and these are electrolytically oxidized by applying a voltage, so that the anode body 24 and the electrode lead lead are obtained. A dielectric oxide film 26 is formed on a part of the surface of the wire 18.

この陽極体24を、たとえば濃度1 mol/lの過酸化水素および濃度0.2mol/lの硫酸の水溶液に10分間浸漬した後、陽極体24を、たとえば濃度0.05mol/lのアルキルナフタレンスルホン酸および濃度0.1mol/lの酸化重合により導電性高分子(ポリピロール)となるピロール単量体の溶液または気体に接触させる。これにより、ピロール単量体が硫酸およびアルキルナフタレンスルホン酸をドーパント剤として含みながら酸化重合して、ポリピロールのプレコート層28を誘電体酸化皮膜26の表面上に形成する。このプレコート層28はピロール単量体が誘電体酸化皮膜26の表面上に点々と付着するように形成するため、プレコート層28の中には多くの隙間が開いており、そこから誘電体酸化皮膜26が現れている。また、アルキルナフタレンスルホン酸はプレコート層28の内部に取り込まれると同時に、誘電体酸化皮膜26の表面上に付着する。   The anode body 24 is immersed in, for example, an aqueous solution of hydrogen peroxide having a concentration of 1 mol / l and sulfuric acid having a concentration of 0.2 mol / l for 10 minutes, and then the anode body 24 is subjected to, for example, an alkylnaphthalene sulfone having a concentration of 0.05 mol / l. It is made to contact with the solution or gas of the pyrrole monomer which becomes an electroconductive polymer (polypyrrole) by the oxidative polymerization of acid and a concentration of 0.1 mol / l. As a result, the pyrrole monomer undergoes oxidative polymerization while containing sulfuric acid and alkylnaphthalene sulfonic acid as dopant agents, and a polypyrrole precoat layer 28 is formed on the surface of the dielectric oxide film 26. Since this precoat layer 28 is formed so that the pyrrole monomer adheres to the surface of the dielectric oxide film 26, many gaps are opened in the precoat layer 28, from which the dielectric oxide film is formed. 26 appears. Further, the alkylnaphthalene sulfonic acid is taken into the precoat layer 28 and is simultaneously deposited on the surface of the dielectric oxide film 26.

なお、硫酸はドーパント剤としてだけでなく、pH調整剤としても作用する。この作用により過酸化水素は酸化作用を発揮する。   In addition, sulfuric acid acts not only as a dopant agent but also as a pH adjuster. Due to this action, hydrogen peroxide exhibits an oxidizing action.

次に、図2に示すように、電源38の陽極側に接続された電解重合用電極36を陽極体24の電極引出用リード線18に接続する。その陽極体24と電源38の陰極側に接続された電解重合用対極電極40とを、たとえば濃度0.05mol/lのアルキルナフタレンスルホン酸、0.1mol/lの過硫酸アンモニウムおよび濃度0.1mol/lのピロール単量体を含む水溶液の電解液42に浸漬する。そして、陽極体24と電解重合用対極電極40との間に100kHzの交流電流に正の電流バイアス電流を重畳した0.8mArms/Pの電流を90分間流す。このとき、交流電流に正の電流バイアス電流を重畳することにより陽極体24に負電圧が印加されないような状態にして、誘電体酸化皮膜26が破壊されることを防ぐ。また、陽極体24に印加する電圧値を誘電体酸化皮膜26の形成時の電圧値より低くする。これは、誘電体酸化皮膜26の厚みは印加電圧により決まるため、硫酸が含まれる電解液42の中で陽極体24に誘電体酸化皮膜26の形成時より高い電圧を印加すると、誘電体酸化皮膜26の厚みが増加してしまう。よって、このように誘電体酸化皮膜26の厚みを変化させないためである。   Next, as shown in FIG. 2, the electrolytic polymerization electrode 36 connected to the anode side of the power source 38 is connected to the electrode lead-out lead 18 of the anode body 24. The anode body 24 and the counter electrode 40 for electropolymerization connected to the cathode side of the power source 38 are, for example, alkylnaphthalenesulfonic acid having a concentration of 0.05 mol / l, ammonium persulfate having a concentration of 0.1 mol / l, and a concentration of 0.1 mol / l. It is immersed in an electrolytic solution 42 of an aqueous solution containing 1 pyrrole monomer. Then, a current of 0.8 mAms / P in which a positive current bias current is superimposed on an alternating current of 100 kHz is passed between the anode body 24 and the counter electrode 40 for electrolytic polymerization for 90 minutes. At this time, by superimposing a positive current bias current on the alternating current, a negative voltage is not applied to the anode body 24 to prevent the dielectric oxide film 26 from being destroyed. Further, the voltage value applied to the anode body 24 is set lower than the voltage value when the dielectric oxide film 26 is formed. This is because, since the thickness of the dielectric oxide film 26 is determined by the applied voltage, if a higher voltage is applied to the anode body 24 in the electrolytic solution 42 containing sulfuric acid than when the dielectric oxide film 26 is formed, the dielectric oxide film The thickness of 26 will increase. Therefore, the thickness of the dielectric oxide film 26 is not changed in this way.

これにより、絶縁体である誘電体酸化皮膜26の表面の内のプレコート層28が形成されていない部分の上に充放電電流が流れる。このとき、先のプレコート層28の形成時に2種のドーパント剤、つまり硫酸およびアルキルナフタレンスルホン酸を用いると、これらのドーパント剤が誘電体酸化皮膜28の表面に付着して、誘電体酸化皮膜28の表面が電気化学的に電荷を帯び、電解重合により発生するラジカルカチオンを引き付け易くなる。このため、ここに薄く均一で緻密な補助プレコート層30が形成され易くなり、効率よくプレコート層28の隙間を埋めることができる。特に、補助プレコート層30は、プレコート層28の形成が難しい部分である、たとえば陽極体24の微小な空孔などの内部にも形成され、陽極体24の表面全体を覆う。   As a result, a charge / discharge current flows on a portion of the surface of the dielectric oxide film 26 that is an insulator where the precoat layer 28 is not formed. At this time, if two kinds of dopant agents, that is, sulfuric acid and alkylnaphthalene sulfonic acid are used when the precoat layer 28 is formed, these dopant agents adhere to the surface of the dielectric oxide film 28, and the dielectric oxide film 28. The surface of the metal is electrochemically charged, and it becomes easy to attract radical cations generated by electrolytic polymerization. Therefore, the thin, uniform and dense auxiliary precoat layer 30 is easily formed here, and the gaps of the precoat layer 28 can be efficiently filled. In particular, the auxiliary precoat layer 30 is also formed in a portion where it is difficult to form the precoat layer 28, for example, inside a minute hole of the anode body 24, and covers the entire surface of the anode body 24.

補助プレコート層30の導電性高分子は、アルキルナフタレンスルホン酸、および過硫酸アンモニウムが分解してできた硫酸をドーパント剤として含む。   The conductive polymer of the auxiliary precoat layer 30 contains alkyl naphthalene sulfonic acid and sulfuric acid produced by decomposition of ammonium persulfate as a dopant agent.

さらに、陽極体24を図3に示す別の電解槽中に支持して、たとえば濃度0.1mol/lのピロール単量体、0.1mol/lの過硫酸アンモニウムおよび濃度0.05mol/lのアルキルナフタレンスルホン酸を含む水溶液の電解液44に浸漬する。そして、電源46の陽極側に接続された外部電極片48を電解液44の中に浸漬して、陽極体24の側面に対して接近離間可能に配備する。また、電源46の陰極に接続されたカソード電極片50を電解液44の中に浸漬して、陽極体24の底より下方に配備する。それから、外部電極片48を陽極体24の表面の補助プレコート層30(図1)に接触させて、この領域を給電点Pとして補助プレコート層30に給電し、補助プレコート層30上に電解重合によるポリピロールの導電性高分子層32を形成する。この導電性高分子層32も、補助プレコート層のポリピロールと同様に、アルキルナフタレンスルホン酸、および過硫酸アンモニウムが分解してできた硫酸をドーパント剤として含む。   Further, the anode body 24 is supported in another electrolytic cell shown in FIG. 3, and for example, a pyrrole monomer having a concentration of 0.1 mol / l, an ammonium persulfate having a concentration of 0.1 mol / l, and an alkyl having a concentration of 0.05 mol / l. It is immersed in an electrolytic solution 44 of an aqueous solution containing naphthalene sulfonic acid. Then, the external electrode piece 48 connected to the anode side of the power source 46 is immersed in the electrolytic solution 44 so as to be able to approach and separate from the side surface of the anode body 24. Further, the cathode electrode piece 50 connected to the cathode of the power source 46 is immersed in the electrolytic solution 44 and disposed below the bottom of the anode body 24. Then, the external electrode piece 48 is brought into contact with the auxiliary precoat layer 30 (FIG. 1) on the surface of the anode body 24, and this region is used as a feeding point P to supply power to the auxiliary precoat layer 30. A conductive polymer layer 32 of polypyrrole is formed. The conductive polymer layer 32 also contains, as a dopant agent, alkyl naphthalene sulfonic acid and sulfuric acid produced by decomposition of ammonium persulfate, like the polypyrrole of the auxiliary precoat layer.

この場合、外部電極片48に弾性金属片を使用して、外部電極片48を陽極体24の側面に圧接すると、外部電極片48は弾性変形して、軽い圧力を伴って陽極体24に接触する。これにより、補助プレコート層30への給電が安定するとともに、補助プレコート層30への機械的な衝撃が緩和されて、補助プレコート層30およびその基層である誘電体酸化皮膜26の損傷が防がれる。   In this case, if an elastic metal piece is used for the external electrode piece 48 and the external electrode piece 48 is pressed against the side surface of the anode body 24, the external electrode piece 48 is elastically deformed and contacts the anode body 24 with a light pressure. To do. As a result, the power supply to the auxiliary precoat layer 30 is stabilized and the mechanical impact on the auxiliary precoat layer 30 is alleviated, and damage to the auxiliary precoat layer 30 and the dielectric oxide film 26 that is the base layer thereof is prevented. .

また、外部電極片48を電解槽上の切替装置52に装着しておく。切替装置52は電極片48の位置を水平移動、揺動または昇降などするものであり、これにより陽極体24に対する給電点Pの位置は移動する。   Further, the external electrode piece 48 is attached to the switching device 52 on the electrolytic cell. The switching device 52 moves the position of the electrode piece 48 horizontally, swings, or moves up and down, and thereby the position of the feeding point P with respect to the anode body 24 moves.

たとえば、図4に示すように、外部電極片48を切替装置52により上下動させると、外部電極片48は陽極体24の低位置と高位置とを往復して接触するため、陽極体24の全長にわたって均一な導電性高分子層32が形成される。   For example, as shown in FIG. 4, when the external electrode piece 48 is moved up and down by the switching device 52, the external electrode piece 48 reciprocates between the low position and the high position of the anode body 24. A uniform conductive polymer layer 32 is formed over the entire length.

そして、導電性高分子層32が所定厚さに達すると、外部電極片48を陽極体24から離して、陽極体24を電解液44から取り出す。それから、陽極体24を洗浄および乾燥して、コンデンサ素子12を完成させる。   When the conductive polymer layer 32 reaches a predetermined thickness, the external electrode piece 48 is separated from the anode body 24 and the anode body 24 is taken out from the electrolytic solution 44. Then, the anode body 24 is washed and dried to complete the capacitor element 12.

最後に、図1に示すコンデンサ素子12の導電性高分子層32の表面上にカーボン層14および銀ペースト層16を積層し、電極引出用リード線18および銀ペースト層16にそれぞれ金属端子板20を取り付ける。そして、金属端子板20を取り付けたコンデンサ素子12に、エポキシ樹脂などにより外殻22を形成した後に、所定の電圧でエージング処理を行なって、固体電解コンデンサ10は完成する。   Finally, the carbon layer 14 and the silver paste layer 16 are laminated on the surface of the conductive polymer layer 32 of the capacitor element 12 shown in FIG. 1, and the metal terminal plate 20 is placed on the electrode lead-out lead 18 and the silver paste layer 16, respectively. Install. And after forming the outer shell 22 with the epoxy resin etc. in the capacitor | condenser element 12 which attached the metal terminal board 20, the aging process is performed by a predetermined voltage, and the solid electrolytic capacitor 10 is completed.

このように、プレコート層28の形成時に硫酸およびアルキルナフタレンスルホン酸の2種のドーパント剤を用いると、この作用により誘電体酸化皮膜26の表面は導電性を帯びる。このため、陽極体24と電解重合用対極電極40との間に直流バイアス電流を重畳した交流電流を流せば、誘電体酸化皮膜26の表面に発生する充放電電流が流れ易くなり、補助プレコート層30は微小な空孔内部など誘電体酸化皮膜26の表面の中でプレコート層28が形成されていない部分に形成され、陽極体24の表面全体を覆うことができる。したがって、陽極体24の焼結体の粉末の小径化に伴ってコンデンサ素子12の電極面積を拡大し、延いては固体電解コンデンサ10の外径寸法を大きくすることなく、その静電容量を大きくすることができる。   As described above, when two kinds of dopant agents of sulfuric acid and alkylnaphthalene sulfonic acid are used at the time of forming the precoat layer 28, the surface of the dielectric oxide film 26 becomes conductive by this action. For this reason, if an alternating current in which a direct current bias current is superimposed is passed between the anode body 24 and the electrolytic polymerization counter electrode 40, the charge / discharge current generated on the surface of the dielectric oxide film 26 easily flows, and the auxiliary precoat layer 30 is formed in a portion of the surface of the dielectric oxide film 26 where the precoat layer 28 is not formed, such as inside a minute hole, and can cover the entire surface of the anode body 24. Therefore, the electrode area of the capacitor element 12 is increased as the diameter of the powder of the sintered body of the anode body 24 is reduced, and the capacitance is increased without increasing the outer diameter of the solid electrolytic capacitor 10. can do.

また、プレコート層28、補助プレコート層30および導電性高分子層32に同じドーパント、つまり硫酸およびアルキルナフタレンスルホン酸を含むことにより、これらの一連の導電性を向上させ、固体電解コンデンサ10の静電容量を高めることができる。   Further, by including the same dopant, that is, sulfuric acid and alkylnaphthalenesulfonic acid, in the precoat layer 28, the auxiliary precoat layer 30, and the conductive polymer layer 32, the series of conductivity is improved, and the electrostatic capacitance of the solid electrolytic capacitor 10 is improved. Capacity can be increased.

この効果について行った評価結果を表1に示す。この試験では、粒径が1μm以下の粉末を5%以上含む粉末から焼結体を作成し、この焼結体を陽極体24に使用した。なお、焼結体の内部の空孔の平均直径が0.16μmであり、直径が0.2μ以下の空孔は全体の空孔の57%を占め、直径が0.1μm以下である空孔は全体の14%を占めた。   Table 1 shows the results of evaluation performed on this effect. In this test, a sintered body was prepared from a powder containing 5% or more of a powder having a particle size of 1 μm or less, and this sintered body was used for the anode body 24. The average diameter of the pores in the sintered body is 0.16 μm, and the pores having a diameter of 0.2 μm or less occupy 57% of the total pores and the diameter is 0.1 μm or less. Accounted for 14% of the total.

そして、上記の製造方法と同様の製造方法により実施例1および比較例1の固体電解コンデンサを作成した。ただし、実施例1ではプレコート層28の形成時に、たとえば、濃度0.7重量%のアルキルナフタレンスルホン酸を用いたが、比較例1ではこの際にアルキルナフタレンスルホン酸を用いなかった。そして、実施例1および比較例1の固体電解コンデンサの静電容量および容量出現率を測定し、各値について40台分の平均値を算出し表1に示した。   And the solid electrolytic capacitor of Example 1 and the comparative example 1 was created with the manufacturing method similar to said manufacturing method. However, in Example 1, alkyl naphthalene sulfonic acid having a concentration of 0.7% by weight, for example, was used when the precoat layer 28 was formed. In Comparative Example 1, however, alkyl naphthalene sulfonic acid was not used. And the electrostatic capacitance and capacity | capacitance appearance rate of the solid electrolytic capacitor of Example 1 and the comparative example 1 were measured, the average value for 40 units | sets was calculated about each value, and it showed in Table 1.

ここで、この容量出現率は、水中容量(陽極体24に誘電体酸化皮膜26だけを形成したコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサを酸液中に浸漬して測定した静電容量)に対する固体化容量(完成品のコンデンサ素子12を用いた固体電解コンデンサ10の静電容量)の比の百分率を表している。   Here, this capacity appearance rate is solidification with respect to the capacity in water (capacitance measured by immersing a solid electrolytic capacitor using a capacitor element in which only the dielectric oxide film 26 is formed on the anode body 24 in an acid solution). It represents the percentage of the ratio of the capacitance (capacitance of the solid electrolytic capacitor 10 using the finished capacitor element 12).

Figure 0004610383
Figure 0004610383

表1より、実施例1の固体コンデンサの静電容量(CAP)および容量出現率の方が比較例1に比べて大きくなっており、プレコート層28を形成する際にドーパント剤として硫酸だけでなくアルキルナフタレンスルホン酸を用いた効果が表れている。つまり、アルキルナフタレンスルホン酸により補助プレコート層30は微細な空孔内などプレコート層28の隙間を広く覆い、陰極層、延いては固体電解コンデンサ10の電極の面積が拡大して、これらの値が増加している。また、プレコート層28、補助プレコート層30および導電性高分子層32に同じドーパントを用いたことによる一連の導電性を向上効果も現れていると考えられる。   From Table 1, the capacitance (CAP) and the capacity appearance rate of the solid capacitor of Example 1 are larger than those of Comparative Example 1, and not only sulfuric acid is used as a dopant agent when the precoat layer 28 is formed. The effect using alkyl naphthalene sulfonic acid appears. In other words, the auxiliary precoat layer 30 covers the gaps of the precoat layer 28 such as in fine pores with the alkyl naphthalene sulfonic acid, and the area of the cathode layer and then the electrode of the solid electrolytic capacitor 10 is expanded. It has increased. Moreover, it is thought that the effect of improving a series of conductivity by using the same dopant for the precoat layer 28, the auxiliary precoat layer 30, and the conductive polymer layer 32 is also exhibited.

特に、焼結体における弁作用金属の粉末の粒径が、たとえば1μm以下のものを5%以上含む場合に効果が大きく好ましい。また、焼結体の内部に直径が0.2μm以下の空孔を30%以上含む場合に特に効果が大きい。さらに、直径が0.1μm以下の空孔を3%以上含む場合、効果がより大きくなり好ましい。すなわち、従来用いられている粉末の粒径より非常に小さな粒径、たとえば、1μm以下の粉末を用いて、焼結体を形成し、これを陽極体24に使用すると、陽極体24の寸法を大きくすることなく、陽極体24の表面積を広げることができる。しかも、上記固体電解コンデンサ10の製造方法によれば、このような小さな空孔内にも導電性高分子層28を形成することができるため、陽極体24の粒径の小径化に伴い導電性高分子層28の面積が広がり、固体電解コンデンサ10の大容量化が図られる。特に、焼結体の内部の空孔の大きさ(直径)が小さくなるほど、陽極体24の表面積が拡大し、それに伴い導電性高分子層28の形成面積も広がるため、固体電解コンデンサ10の容量をさらに大きくすることができる。   In particular, the effect is large when the particle diameter of the powder of the valve action metal in the sintered body contains, for example, 5% or more of those having a particle size of 1 μm or less. The effect is particularly great when the sintered body contains 30% or more of pores having a diameter of 0.2 μm or less. Further, when 3% or more of pores having a diameter of 0.1 μm or less are included, the effect becomes larger, which is preferable. That is, when a sintered body is formed using a powder having a particle size much smaller than that of a conventionally used powder, for example, 1 μm or less, and this is used for the anode body 24, the dimensions of the anode body 24 are reduced. The surface area of the anode body 24 can be increased without increasing the size. Moreover, according to the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor 10, the conductive polymer layer 28 can be formed in such a small hole. The area of the polymer layer 28 is increased, and the capacity of the solid electrolytic capacitor 10 can be increased. In particular, as the size (diameter) of the pores in the sintered body is reduced, the surface area of the anode body 24 is increased, and the formation area of the conductive polymer layer 28 is increased accordingly. Can be further increased.

なお、プレコート層28、補助プレコート層30および導電性高分子層32を形成する際に同じドーパント剤、硫酸およびアルキルナフタレンスルホン酸を用いたが、このドーパント剤は導電性高分子に対して導電性を付与するものであれば、特に同じでなくてもよい。   The same dopant agent, sulfuric acid and alkylnaphthalene sulfonic acid were used when forming the precoat layer 28, the auxiliary precoat layer 30 and the conductive polymer layer 32, but this dopant agent is conductive to the conductive polymer. As long as they are given.

また、プレコート層と形成する際にメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いることもできる。メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、たとえば3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランである。酸化剤によりメルカプト基を有するシランカップリング剤のメルカプト基が酸化されてスルホン基になる。このスルホン基はドーパント剤として作用するため、さらにプレコート層の導電率を向上させることができる。また、シランカップリング剤は陽極体の表面およびプレコート層と結合して、誘電体酸化皮膜とプレコート層との密着性が向上する。このため、固体電解コンデンサのESRを低減することができる。   A silane coupling agent having a mercapto group can also be used when forming with the precoat layer. Examples of the silane coupling agent having a mercapto group include 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. The mercapto group of the silane coupling agent having a mercapto group is oxidized by the oxidizing agent to become a sulfone group. Since this sulfone group acts as a dopant agent, the conductivity of the precoat layer can be further improved. Further, the silane coupling agent is bonded to the surface of the anode body and the precoat layer, and the adhesion between the dielectric oxide film and the precoat layer is improved. For this reason, ESR of the solid electrolytic capacitor can be reduced.

この効果について行った評価結果を表2に示す。この試験では、粒径150kcvの粉末を使用した焼結体を陽極体24に用いて、上記の製造方法と同様の製造方法により実施例2および比較例2の固体電解コンデンサを作成した。ただし、実施例2ではプレコート層28の形成時に硫酸、たとえば1.14重量%のアルキルナフタレンスルホン酸および0.01Mのシランカップリング剤を用いたが、比較例2ではアルキルナフタレンスルホン酸を用いずにシランカップリング剤だけを、たとえば0.01M用いた点が異なる。そして、実施例2および比較例2の固体電解コンデンサの静電容量および容量出現率を測定し、各値について40台分の平均値を算出し表2に示した。   Table 2 shows the results of evaluation performed on this effect. In this test, solid electrolytic capacitors of Example 2 and Comparative Example 2 were prepared by using a sintered body using powder having a particle size of 150 kcv for the anode body 24 by the same manufacturing method as the above-described manufacturing method. However, in Example 2, sulfuric acid, for example, 1.14% by weight of alkylnaphthalenesulfonic acid and 0.01M silane coupling agent were used when the precoat layer 28 was formed, but in Comparative Example 2, no alkylnaphthalenesulfonic acid was used. The difference is that, for example, 0.01 M of a silane coupling agent is used. And the electrostatic capacity and capacity | capacitance appearance rate of the solid electrolytic capacitor of Example 2 and the comparative example 2 were measured, the average value for 40 units | sets was calculated about each value, and it showed in Table 2.

Figure 0004610383
Figure 0004610383

表2より、実施例2の静電容量および容量出現率は比較例2に比べて高い値となっていることから、プレコート層28の形成時に3種のドーパント剤、つまり硫酸、アルキルナフタレンスルホン酸およびシランカップリング剤を用いた効果が表れている。   From Table 2, since the electrostatic capacity and the capacity appearance rate of Example 2 are higher than those of Comparative Example 2, three kinds of dopant agents, that is, sulfuric acid and alkylnaphthalene sulfonic acid, are formed when the precoat layer 28 is formed. And the effect using a silane coupling agent appears.

さらに、陽極体24に弁作用金属の焼結体を用いたが、エッチング処理などにより表面に凸凹を付けた弁作用金属の箔を用いることもできる。   Further, although a sintered body of valve action metal is used for the anode body 24, a foil of valve action metal having an uneven surface by an etching process or the like can also be used.

また、図2に示すように、補助プレコート層30の形成時に電源38の陽極側に接続された電解重合用電極36を陽極体24の電極引出用リード線18に接続したが、図5に示す電源38の陽極側に接続された外部電極53を用い、この電極53を陽極体24に接触させてもよい。この場合、外部電極53と陽極体24との接触点を中心に外部電極53から陽極体24へ給電される。   Further, as shown in FIG. 2, the electrolytic polymerization electrode 36 connected to the anode side of the power source 38 was connected to the electrode lead-out lead wire 18 of the anode body 24 when the auxiliary precoat layer 30 was formed. An external electrode 53 connected to the anode side of the power source 38 may be used, and this electrode 53 may be brought into contact with the anode body 24. In this case, power is supplied from the external electrode 53 to the anode body 24 around the contact point between the external electrode 53 and the anode body 24.

そして、補助プレコート層30を形成する電解槽と導電性高分子層32を形成する電解槽とに別の電解層を用いたが、同じ電解槽を用いて、補助プレコート層30および導電性高分子層32を連続して形成することもできる。特に、補助プレコート層30と導電性高分子層32とに同じ材料を用いる場合、別々の電解層を用いるより同じ電解槽を用いたほうが、時間的及び経済的に好ましい。   And although another electrolytic layer was used for the electrolytic cell forming the auxiliary precoat layer 30 and the electrolytic cell forming the conductive polymer layer 32, the auxiliary precoat layer 30 and the conductive polymer were used using the same electrolytic cell. Layer 32 can also be formed continuously. In particular, when the same material is used for the auxiliary precoat layer 30 and the conductive polymer layer 32, it is preferable in terms of time and economy to use the same electrolytic cell rather than using separate electrolytic layers.

さらに、図3の外部電極片48に代えて図6の一対の外部電極片54、56を用いることもできる。この外部電極片54、56は外部電極片48と同様の弾性金属片で形成され、陽極体24を挟み、その両面に対して同時に水平移動するように切替装置52に支持される。一方の電極片54が陽極体24の左側に接触して給電しているとき、導電性高分子層32は陽極体24の右側面より給電点Pを中心に左側面に厚く形成される。次で、切替装置52が作動すると、他方の電極片56が陽極体24の右側に接触して、給電点Pも陽極体24の右側へ移り、導電性高分子層32は陽極体24の左側面より右側面に厚く形成される。そして、適当な時間間隔、たとえば30分の間隔で切替装置52を作動し、給電点Pを交互に数回移動すれば、導電性高分子層32の厚さは陽極体24の左右両面で平均化され、均一となる。   Further, the pair of external electrode pieces 54 and 56 shown in FIG. 6 may be used instead of the external electrode piece 48 shown in FIG. The external electrode pieces 54 and 56 are formed of an elastic metal piece similar to the external electrode piece 48, and are supported by the switching device 52 so as to sandwich the anode body 24 and move horizontally with respect to both surfaces thereof. When one electrode piece 54 is in contact with the left side of the anode body 24 to supply power, the conductive polymer layer 32 is formed thicker on the left side with the feeding point P as the center than the right side of the anode body 24. Next, when the switching device 52 is activated, the other electrode piece 56 comes into contact with the right side of the anode body 24, the feeding point P also moves to the right side of the anode body 24, and the conductive polymer layer 32 is placed on the left side of the anode body 24. It is formed thicker on the right side than the surface. If the switching device 52 is operated at an appropriate time interval, for example, 30 minutes, and the feeding point P is alternately moved several times, the thickness of the conductive polymer layer 32 is averaged on both the left and right sides of the anode body 24. And uniform.

この一対の外部電極片54、56を、図7に示すように、陽極体24の両側へ対称的に配置して同時に接触させ、切替装置52によって電源46からの給電回路を交互に切り替えることもできる。   As shown in FIG. 7, the pair of external electrode pieces 54 and 56 are arranged symmetrically on both sides of the anode body 24 and simultaneously brought into contact with each other, and the power feeding circuit from the power source 46 is alternately switched by the switching device 52. it can.

そして、これらの移動を組み合わせることにより、給電点Pにさまざまな動きをさせることもできる。   Further, by combining these movements, various movements can be made to the feeding point P.

また、補助プレコート層30の形成時に一定周波数の交流電流を正の電流バイアス電流に重畳したが、この交流電流の周波数を段階的や徐々に変化させてもよい。たとえば、交流電流の周波数を低くしておき、徐々に周波数を上げると、最初に膜厚の増加は少ないが緻密な膜が形成され、時間とともに膜厚の形成速度が速くなる。   Further, although the alternating current having a constant frequency is superimposed on the positive current bias current when the auxiliary precoat layer 30 is formed, the frequency of the alternating current may be changed stepwise or gradually. For example, when the frequency of the alternating current is lowered and the frequency is gradually increased, a dense film is formed at the beginning although the increase in the film thickness is small, and the film formation rate increases with time.

さらに、上で挙げた寸法などの具体的数値はいずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。   Further, the specific numerical values such as the dimensions mentioned above are merely examples, and can be appropriately changed as necessary.

この発明の一実施例の固体電解コンデンサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solid electrolytic capacitor of one Example of this invention. 陽極体に補助プレコート層を電解重合する装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the apparatus which electropolymerizes an auxiliary | assistant precoat layer to an anode body. 陽極体に導電性高分子層を電解重合する装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the apparatus which electropolymerizes a conductive polymer layer to an anode body. 図3に示す電解重合装置の外部電極片を移動させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which moved the external electrode piece of the electrolytic polymerization apparatus shown in FIG. この発明の別の実施例の固体電解コンデンサの製造方法に用いられる補助プレコート層の電解重合装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electrolytic polymerization apparatus of the auxiliary | assistant precoat layer used for the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of another Example of this invention. この発明の別の実施例の固体電解コンデンサの製造方法に用いられる導電性高分子層の電解重合装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electropolymerization apparatus of the conductive polymer layer used for the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of another Example of this invention. この発明のさらに別の実施例1の固体電解コンデンサの製造方法に用いられる導電性高分子層の電解重合装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electropolymerization apparatus of the conductive polymer layer used for the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of another Example 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…固体電解コンデンサ
18…電極引出用リード線
24…陽極体
26…誘電体酸化皮膜
28…プレコート層
30…補助プレコート層
32…導電性高分子層
36…電解重合用電極
40…電解重合用対極電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solid electrolytic capacitor 18 ... Lead wire for electrode extraction 24 ... Anode body 26 ... Dielectric oxide film 28 ... Precoat layer 30 ... Auxiliary precoat layer 32 ... Conductive polymer layer 36 ... Electrode polymerizing electrode 40 ... Electrode polymerization counter electrode electrode

Claims (8)

(a)弁作用金属の焼結体からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成するステップ、
(b)前記誘電体酸化皮膜上に、2種以上のドーパント剤、酸化剤および酸化重合により導電性高分子となる単量体を用いる化学重合によりプレコート層を、化学重合によって、前記誘電体酸化皮膜が露出する隙間を散在させて形成するステップ、
(c)前記誘電体酸化皮膜の表面の内の前記プレコート層が形成されていない部分の上に、前記陽極体を電解重合用電極との間に交流電流に正の直流バイアス電流を重畳することにより前記陽極体に負電圧が印加されないように電流を流す電解重合により、導電性高分子層からなる補助プレコート層を形成するステップ、および
(d)前記プレコート層および前記補助プレコート上に、ドーパント剤および酸化重合により導電性高分子となる単量体を用いて、前記プレコート層および前記補助プレコート層に外部電極片を接触させて給電する電解重合により導電性高分子層を形成するステップを含む、固体電解コンデンサ製造方法。
(A) forming a dielectric oxide film on the surface of an anode body made of a sintered body of valve action metal;
(B) A precoat layer is formed on the dielectric oxide film by chemical polymerization using two or more dopant agents, an oxidizing agent, and a monomer that becomes a conductive polymer by oxidative polymerization, and the dielectric oxidation is performed by chemical polymerization. A step of interspersing and forming gaps where the film is exposed ;
(C) A positive DC bias current is superimposed on an AC current between the anode body and the electrode for electrolytic polymerization on a portion of the surface of the dielectric oxide film where the precoat layer is not formed. A step of forming an auxiliary precoat layer made of a conductive polymer layer by electrolytic polymerization in which a current is applied so that no negative voltage is applied to the anode body, and (d) a dopant agent on the precoat layer and the auxiliary precoat using a monomer by us and oxidative polymerization becomes conductive polymer, comprising the step of forming a conductive polymer layer by electrolytic polymerization is powered by contacting the external electrode pieces on the precoat layer and the auxiliary precoat layer , Solid electrolytic capacitor manufacturing method.
前記ステップ(b)では、前記2種以上のドーパント剤の少なくとも1種にスルホン酸系化合物を用いる、請求項1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 1, wherein in step (b), a sulfonic acid compound is used as at least one of the two or more dopant agents. 前記ステップ(b)では、前記2種以上のドーパント剤の少なくとも1種にメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いる、請求項1または2記載の固体電解コンデンサの製造方法。   3. The method of manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein in step (b), a silane coupling agent having a mercapto group is used as at least one of the two or more dopant agents. 前記ステップ(b)における前記2種以上のドーパント剤の少なくとも2種のドーパント剤に前記ステップ(d)における前記ドーパント剤と同じドーパント剤を用いる、請求項1または2のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。 3. The solid electrolysis according to claim 1, wherein the same dopant agent as the dopant agent in the step (d) is used for at least two dopant agents of the two or more dopant agents in the step (b). Capacitor manufacturing method. 弁作用金属の焼結体からなる陽極体、
前記陽極体の表面に形成される誘電体酸化皮膜、
前記誘電体酸化皮膜上に2種以上のドーパント剤を含み、化学重合によって形成される導電性高分子からなる、前記誘電体皮膜が露出する隙間が散在したプレコート層、
前記誘電体酸化皮膜の表面の内の前記プレコート層が形成されていない部分の上に、前記陽極体と電解重合用電極との間に交流電流に正の直流バイアス電流を重畳することにより前記陽極体に負電圧が印加されないように電流を流す電解重合により形成される導電性高分子からなる補助プレコート層、および
前記プレコート層および前記補助プレコート層上に、前記プレコート層および前記補助プレコート層に外部電極片を接触させて給電する電解重合により形成される導電性高分子層を備える、固体電解コンデンサ。
An anode body made of a sintered body of valve action metal,
A dielectric oxide film formed on the surface of the anode body;
Wherein on the dielectric oxide film, seen contains two or more dopants agent, made of a conductive polymer formed by chemical polymerization, the precoat layer gap is scattered to the dielectric film is exposed,
The anode is formed by superimposing a positive DC bias current on an AC current between the anode body and the electrode for electrolytic polymerization on a portion of the surface of the dielectric oxide film where the precoat layer is not formed. auxiliary precoat layer of a conducting polymer a negative voltage to the body is formed by electrolytic polymerization passing current so as not to be applied, and the precoat layer and the auxiliary precoat layer, external to the precoat layer and the auxiliary precoat layer A solid electrolytic capacitor comprising a conductive polymer layer formed by electrolytic polymerization in which electrode pieces are brought into contact with each other to supply power .
前記2種以上のドーパント剤の少なくとも1種がスルホン酸系化合物からなる、請求項5記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein at least one of the two or more dopant agents comprises a sulfonic acid compound. 前記2種以上のドーパント剤の少なくとも1種がメルカプト基を有するシランカップリング剤からなる、請求項5または6記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 5 or 6, wherein at least one of the two or more dopant agents comprises a silane coupling agent having a mercapto group. 前記2種以上のドーパント剤の少なくとも2種のドーパント剤が前記導電性高分子層に含まれる2種のドーパント剤と同じドーパント剤からなる、請求項5または6のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
Wherein at least two dopant agent of two or more dopant agent comprises the same dopant agent two dopant agent contained in the conductive polymer layer, a solid electrolytic capacitor according to claim 5 or 6 .
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