JP2725553B2 - Method for manufacturing solid electrolytic capacitor - Google Patents

Method for manufacturing solid electrolytic capacitor

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JP2725553B2
JP2725553B2 JP5093458A JP9345893A JP2725553B2 JP 2725553 B2 JP2725553 B2 JP 2725553B2 JP 5093458 A JP5093458 A JP 5093458A JP 9345893 A JP9345893 A JP 9345893A JP 2725553 B2 JP2725553 B2 JP 2725553B2
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polyaniline
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はポリアニリンを固体電解
質とする固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に高
導電性、高信頼性のポリアニリンを化学酸化で容易に形
成し固体電解質とする、高周波特性及び耐熱性に優れ容
量出現率の高い固体電解コンデンサの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor using polyaniline as a solid electrolyte, and more particularly, to a high-conductivity and high-reliability polyaniline easily formed by chemical oxidation to obtain a solid electrolyte. The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having excellent heat resistance and a high capacitance appearance rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】科学技術の進歩に伴って電子機器の小型
化及び信頼性の向上が求められている。コンデンサに関
しても高周波数域まで良好な特性を有し、しかも信頼性
にすぐれ小型大容量の固体電解コンデンサの開発が望ま
れている。
2. Description of the Related Art With the progress of science and technology, there is a demand for miniaturization and improvement of reliability of electronic equipment. There is also a demand for the development of a small, large-capacity solid electrolytic capacitor that has good characteristics up to a high frequency range and has excellent reliability.

【0003】通常固体電解コンデンサは、タンタルある
いはアルミニウムなどの皮膜形成金属の多孔質形成体を
第1の電極(陽極)、その表面酸化皮膜を誘電体、その
上に形成される固体電解質を第2の電極(陰極)の一部
とする構造を有している。固体電解質は多孔質形成体内
部の誘電体全面と電極リード間を電気的に接続する役割
を果たしているので、この観点から、導電率の高い物質
が好ましい。一方、固体電解質には誘電体皮膜の欠陥に
起因する電気的短絡を修復する機能も必要とされる。そ
の結果、高導電率であるが、誘電体修復機能のない金属
は固体電解質として使用できず、短絡電流による熱など
で絶縁体に移転する二酸化マンガン、有機化合物のTC
NQ錯塩等が用いられてきた。また、最近ではポリピロ
ール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニ
レン等の導電性高分子を固体電解質とする電解コンデン
サが提案され、中でもポリピロールを固体電解質とする
電解コンデンサは一分実用化されている。
In general, a solid electrolytic capacitor comprises a first electrode (anode) formed of a porous film-forming metal such as tantalum or aluminum, a surface oxide film formed of a dielectric material, and a solid electrolyte formed thereon formed of a second electrode. Of the electrode (cathode). Since the solid electrolyte plays a role of electrically connecting the entire surface of the dielectric inside the porous body and the electrode leads, a substance having high conductivity is preferable from this viewpoint. On the other hand, the solid electrolyte is also required to have a function of repairing an electrical short circuit caused by a defect in the dielectric film. As a result, metals that have high conductivity but do not have a dielectric repair function cannot be used as a solid electrolyte, and manganese dioxide, which is transferred to an insulator due to heat due to short-circuit current, TC of organic compounds
NQ complex salts and the like have been used. Further, recently, an electrolytic capacitor using a conductive polymer such as polypyrrole, polyaniline, polythiophene, and polyparaphenylene as a solid electrolyte has been proposed, and an electrolytic capacitor using polypyrrole as a solid electrolyte has been put to practical use for one minute.

【0004】ポリアニリンを固体電解質とするコンデン
サに関してもいくつかの提案がなされている。特開昭6
2−29124号公報にルコエメラルディンポリアニリ
ンを固体電解質とする電解コンデンサが開示されてい
る。また、特開昭64−24410号公報に、モノマー
を液相で導入した後、有機酸またはその塩を共存させた
酸化剤の溶液を導入して固体電解質となるポリアニリン
を形成する電解コンデンサの製造方法が提案されてい
る。更に、本発明者らはポリピロールと同等の導電率を
示し、しかもポリピロールに比べ経時安定性がより優れ
ているエメラルディンポリアニリンの製造方法を開発
し、これを電解コンデンサの固体電解質に利用できるこ
とを実証している(特願平04−336862号明細
書)。
Some proposals have been made for capacitors using polyaniline as a solid electrolyte. JP 6
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-29124 discloses an electrolytic capacitor using ruco emeraldine polyaniline as a solid electrolyte. Further, JP 64 -24410 discloses, after the introduction of the monomers in the liquid phase, the production of electrolytic capacitors to form a polyaniline by introducing a solution of the oxidizing agent are allowed to coexist organic acid or salt thereof becomes solid electrolyte A method has been proposed. Furthermore, the present inventors have developed a method for producing emeraldine polyaniline, which has the same electrical conductivity as polypyrrole and has better stability over time than polypyrrole , and has demonstrated that it can be used for the solid electrolyte of electrolytic capacitors. (Japanese Patent Application No. 04-336882).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ポリアニリンが三つの
酸化状態をもっていることは、マックダイアミッドらの
詳細な研究によって明らかにされており(シンセティッ
クメタルズ、(Synthetic Metals)、
41−43巻、715頁、1991年)、酸化される程
度の順にそれぞれパーグラニリン、エメラルディン及び
ルコエメラルディンと呼ばれている。ドーピング(プロ
トン酸処理)によって高い導電性が発現されるのがエメ
ラルディンポリアニリンであることは現在一般的に認知
されている。しかしながら、特開昭62−29124号
公報に開示されているのはルコエメラルディン状態のポ
リアニリンを固体電解質とする電解コンデンサである。
ルコエメラルディンはドーピングされても高い導電性が
発現されないため、これを固体電解質とする電解コンデ
ンサは十分な特性が得られないと考えられる。また、特
開昭64−24410号公報において、固体電解質とな
るポリアニリンの形成は、酸化皮膜上にアニリン、プロ
トン酸及び酸化剤を順次導入した後、重合して行われ
る。しかし、ポリアニリンには三つの酸化状態があり、
この方法で固体電解質を形成する場合、ポリアニリンが
十分酸化されず、あるいは過酸化されてその導電率を最
大限に引き出されない恐れがあり、固体電解質の最適形
成条件のコントロールが困難である。
The detailed study of MacDiamid et al. Has revealed that polyaniline has three oxidation states (Synthetic Metals,
41-43, p. 715, 1991), which are called pergranillin, emeraldine and rucoemeraldine, respectively, in the order of the degree of oxidation. It is now generally recognized that emeraldine polyaniline exhibits high conductivity by doping (proton acid treatment). However, what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-29124 is an electrolytic capacitor using polyaniline in a lucoemeraldine state as a solid electrolyte.
Since luco emeraldine does not exhibit high conductivity even when doped, it is considered that an electrolytic capacitor using this as a solid electrolyte cannot obtain sufficient characteristics. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-24410, the formation of polyaniline as a solid electrolyte is carried out by sequentially introducing aniline, a protonic acid and an oxidizing agent onto an oxide film, followed by polymerization. However, polyaniline has three oxidation states,
When a solid electrolyte is formed by this method, the polyaniline may not be sufficiently oxidized or may be peroxidized and its electrical conductivity may not be maximized, and it is difficult to control the optimum conditions for forming the solid electrolyte.

【0006】本発明の課題は、上記問題点を解決しポリ
アニリンを固体電解質とする固体電解コンデンサの製造
方法において、高導電性、高信頼性のポリアニリンを化
学酸化により容易に形成し固体電解質とする、高周波特
性及び耐熱性に優れ容量出現率の高い固体電解コンデン
サの製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor using polyaniline as a solid electrolyte. In this method, highly conductive and highly reliable polyaniline is easily formed by chemical oxidation to obtain a solid electrolyte. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having excellent high-frequency characteristics and heat resistance and a high capacitance appearance rate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは電解コンデ
ンサの酸化皮膜表面に固体電解質を形成する方法を種々
検討した。その中で、アニリン、プロトン酸及び酸化剤
を含む反応混合物を未反応のまま、表面酸化皮膜上へ導
入し、しかる後に反応を開始させてアニリンを酸化重合
せしめることにより固体電解質となるポリアニリンを形
成する、という電解コンデンサの製造方法の可能性を詳
細に検討を行った。その結果、このように製造した固体
電解コンデンサは高周波特性及び信頼性に特に優れ容量
出現率も高いことを見いだした本発明に至った。
The present inventors have studied various methods for forming a solid electrolyte on the oxide film surface of an electrolytic capacitor. Among them, a reaction mixture containing aniline, a protonic acid and an oxidizing agent is introduced unreacted onto a surface oxide film, and thereafter the reaction is started to polymerize aniline by oxidation to form polyaniline as a solid electrolyte. We studied in detail the possibility of a method of manufacturing an electrolytic capacitor. As a result, the present invention has been found that the solid electrolytic capacitor manufactured as described above has particularly excellent high-frequency characteristics and reliability and a high capacitance appearance rate.

【0008】具体的には、本発明は、皮膜形成金属の表
面酸化皮膜を誘電体としポリアニリンを固体電解質とす
る固体電解コンデンサの製造方法において、アニリン、
プロトン酸及び酸化剤を含む水と、水と相溶する有機溶
媒の混合溶液の調製及びこの混合溶液の前記表面酸化皮
膜上への導入を−5℃以下で行い、しかる後に昇温して
0℃以上の温度でアニリンを酸化重合せしめることによ
り前記固体電解質を形成するとを特徴とする固体電解コ
ンデンサ製造方法である。
More specifically, the present invention relates to a method for producing a solid electrolytic capacitor using a surface oxide film of a film-forming metal as a dielectric and polyaniline as a solid electrolyte.
Preparation of a mixed solution of water containing a protonic acid and an oxidizing agent and an organic solvent compatible with water and introduction of the mixed solution onto the surface oxide film at -5 ° C. or lower, and thereafter, the temperature is increased.
A method for producing a solid electrolytic capacitor, characterized in that the solid electrolyte is formed by oxidatively polymerizing aniline at a temperature of 0 ° C. or higher .

【0009】上記有機溶媒は水と相溶し融点が−30℃
以下であることが好ましい。従来の溶媒である水の代わ
りに、このような混合溶媒を用いることにより反応系の
温度を−5℃以下に制御することができ、アニリン重合
の速度を制御することが可能となる。重合温度が低いほ
ど、重合速度が制御される。より低い温度で重合を行う
ためには融点の低い有機溶媒を用いたほうが効果的であ
る。また、上記水と有機溶媒の混合溶媒ににおける有機
溶媒の比率は10〜85%であることが好ましい。有機
溶媒の比率が10%以下では、重合温度を有効に制御で
きず、また85%以上では、得られたポリアニリンの導
電率が低下する原因となる。
The above organic solvent is compatible with water and has a melting point of -30.degree.
The following is preferred. By using such a mixed solvent instead of water, which is a conventional solvent, the temperature of the reaction system can be controlled to -5 ° C or lower, and the rate of aniline polymerization can be controlled. The lower the polymerization temperature, the more the polymerization rate is controlled. In order to carry out the polymerization at a lower temperature, it is more effective to use an organic solvent having a low melting point. The ratio of the organic solvent in the mixed solvent of water and the organic solvent is preferably 10 to 85%. When the ratio of the organic solvent is 10% or less, the polymerization temperature cannot be effectively controlled. When the ratio is 85% or more, the conductivity of the obtained polyaniline is reduced.

【0010】有機溶媒のうち特に好ましいものを具体的
に例示すると、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン等
が挙げられる。
Specific examples of particularly preferable organic solvents include methanol, ethanol, propanol, acetone, ethyl methyl ketone, and diethyl ketone.

【0011】また、本発明は、皮膜形成金属の表面酸化
皮膜を誘電体としポリアニリンを固体電解質とする固体
電解コンデンサの製造方法において、酸化反応触媒の表
面酸化皮膜への導入と、アニリン、プロトン酸及び過酸
化水素を含む混合物の表面酸化被膜への導入を行いアニ
リンを酸化重合せしめることにより固体電解質となるポ
リアニリンを形成することを特徴とする固体電解コンデ
ンサの製造方法である。
The present invention also relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor using a surface oxide film of a film-forming metal as a dielectric and polyaniline as a solid electrolyte, wherein an oxidation reaction catalyst is introduced into the surface oxide film, and aniline and protonic acid are added. A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising introducing a mixture containing hydrogen and hydrogen peroxide into a surface oxide film and subjecting aniline to oxidative polymerization to form polyaniline as a solid electrolyte.

【0012】上記酸化反応触媒はFe2 + 塩であること
が特に好ましい。
It is particularly preferred that the oxidation reaction catalyst is an Fe 2 + salt.

【0013】本発明で用いるプロトン酸は特に限定され
ないが、熱安定性にすぐれたポリアニリンを得るために
は芳香族スルホン酸化合物が好ましい。例えば、アルキ
ルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン
酸,1、5−ナフタレンジスルホン酸、1、6−ナフタ
レンジスルホン酸、2、6−ナフタレンジスルホン酸、
アントラキノン−1、5−ジスルホン酸、アントラキノ
ン−2、6−ジスルホン酸、アントラキノン−2−スル
ホン酸等、あるいはそれらの誘導体である。
The protonic acid used in the present invention is not particularly limited, but an aromatic sulfonic acid compound is preferable in order to obtain polyaniline having excellent thermal stability. For example, alkylbenzenesulfonic acid, alkylnaphthalenesulfonic acid, 1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,6-naphthalenedisulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid,
Anthraquinone-1,5-disulfonic acid, anthraquinone-2,6-disulfonic acid, anthraquinone-2-sulfonic acid, and the like, and derivatives thereof.

【0014】本発明の請求項2〜3において、酸化剤は
特に限定されないが、アニリンを酸化する過程におい
て、電子受容後の酸化剤から生成する副生物のpK値
(Kは電離定数であり、pK=−logK)がプロトン
酸のpK値以上である条件を満たされるような酸化剤が
好ましい。例えば、過酸化水素、マンガン酸カリウム、
マンガン酸ナトリウム、マンガン酸アンモニウム、二ク
ロム酸カリウム、二クロム酸ナトリウム、二クロム酸ア
ンモニウム、芳香族スルホン酸第二鉄、芳香族スルホン
酸第二同、酸化鉛等が使用できる。
In claims 2 and 3 of the present invention, the oxidizing agent is not particularly limited, but in the process of oxidizing aniline, the pK value of a by-product formed from the oxidizing agent after accepting electrons.
An oxidizing agent that satisfies the condition that (K is an ionization constant and pK = -logK) is equal to or more than the pK value of the protonic acid is preferable. For example, hydrogen peroxide, potassium manganate,
Sodium manganate, ammonium manganate, potassium dichromate, sodium dichromate, ammonium dichromate, ferric aromatic sulfonic acid, ferric aromatic sulfonic acid, lead oxide and the like can be used.

【0015】本発明において皮膜形成金属とは、タンタ
ル、アルミニウム、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マ
グネシウム、ケイ素などであり、圧延箔、微粉焼結物、
及び圧延箔のエッチング物などの形態で用いることがで
きる。
In the present invention, the film-forming metal includes tantalum, aluminum, niobium, titanium, zirconium, magnesium, silicon, etc.
It can be used in the form of an etched product of a rolled foil.

【0016】本発明の製造方法では、皮膜形成金属の酸
化皮膜表面にポリアニリンを形成した後、水、あるいは
他の適当な有機溶媒により洗浄し、導電性に寄与しない
酸化剤及び低分子量のポリアニリンを取り除く。本発明
において酸化剤及び低分子量ポリアニリンを取り除く方
法は特に限定されず、清浄の他に蒸発等によっても可能
である。本発明では酸化剤及び低分子量ポリアニリンは
完全に除去する必要はないが、残留する酸化剤及び低分
子量ポリアニリンが少ないほどコンデンサを組み立てた
場合の高周波数特性と耐熱性が向上する。酸化剤及び低
分子量ポリアニリンを取り除いた後に、更にプロトン酸
溶液で所定の時間内で処理(ドーピング)し固体電解質
となるポリアニンの導電率を高める。その後、乾燥を行
い通常の方法で引き出し電極を設けてコンデンサに組み
上げる。また、前記重合操作及び組上げの各工程を繰り
返し行うこともできる。
In the production method of the present invention, after polyaniline is formed on the oxide film surface of the film-forming metal, it is washed with water or another appropriate organic solvent to remove the oxidizing agent and low molecular weight polyaniline which do not contribute to the conductivity. remove. In the present invention, the method of removing the oxidizing agent and the low-molecular-weight polyaniline is not particularly limited, and may be achieved by evaporation or the like in addition to cleaning. In the present invention, it is not necessary to completely remove the oxidizing agent and the low molecular weight polyaniline. However, the less the remaining oxidizing agent and low molecular weight polyaniline, the higher the high frequency characteristics and the heat resistance when the capacitor is assembled. After removing the oxidizing agent and the low molecular weight polyaniline, it is further treated (doped) with a protonic acid solution within a predetermined period of time to increase the conductivity of polyanine serving as a solid electrolyte. Thereafter, drying is performed, and a lead electrode is provided by a normal method, and assembled into a capacitor. Further, each step of the above-mentioned polymerization operation and assembling can be repeated.

【0017】[0017]

【作用】本発明はアニリン、プロトン酸及び酸化剤を含
む反応混合物を実質上未反応のまま、多孔質誘電体の組
孔内部まで十分に導入することができ、以下の効果があ
る。 アニリン、プロトン酸及び酸化剤が最適化した組成で
配合されているので、誘電体表面に高導電性、高信頼性
のポリアニリンが容易に形成される。 固体電解質となるポリアニリンを高い被覆率で酸化皮
膜表面に形成することができる。 このように形成されるポリアニリンが高温においても
酸化皮膜表面から剥離することはなく電解コンデンサの
信頼性が極めて高い。
According to the present invention, a reaction mixture containing aniline, a protonic acid and an oxidizing agent can be sufficiently introduced into the pores of a porous dielectric material without substantially reacting, and the following effects are obtained. Since aniline, protonic acid and oxidizing agent are blended in an optimized composition, highly conductive and highly reliable polyaniline is easily formed on the dielectric surface. Polyaniline serving as a solid electrolyte can be formed on the oxide film surface at a high coverage. The polyaniline thus formed does not peel off from the oxide film surface even at a high temperature, and the reliability of the electrolytic capacitor is extremely high.

【0018】以上述べたように、本発明によるコンデン
サは高周波数領域まで良好な特性を有し、しかも耐熱性
に優れた固体電解コンデンサである。
As described above, the capacitor according to the present invention is a solid electrolytic capacitor having good characteristics up to a high frequency range and excellent heat resistance.

【0019】[0019]

【実施例】図1は本発明実施例により制作される固体電
解コンデンサの断面構造を模式的に示す図である。陽極
となる金属箔1の表面にエッチングを施し、ミクロな細
孔を多数形成してその表面積を大きくする。この表面の
細孔壁面に沿って金属酸化物の誘電体薄膜2を形成す
る。この誘電体薄膜2の表面に本発明の主題である固体
電解質、ポリアニリンの層3をその細孔の奥深くまでは
入り込むように形成する。この固体電解質の層3の反対
側に陰極となる金属の電極を5を取り付ける。電極5と
ポリアニリンの層3との間には接触を良好に保持するた
めにグラファイト層4を用いることもできる。電極リー
ド6および7が取り付けられる。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a sectional structure of a solid electrolytic capacitor manufactured according to an embodiment of the present invention. The surface of the metal foil 1 serving as an anode is etched to form a large number of micropores to increase the surface area. The metal oxide dielectric thin film 2 is formed along the pore wall surface of this surface. On the surface of the dielectric thin film 2, a layer 3 of a solid electrolyte, polyaniline, which is the subject of the present invention, is formed so as to penetrate deep into its pores. A metal electrode 5 serving as a cathode is attached to the opposite side of the solid electrolyte layer 3. A graphite layer 4 may be used between the electrode 5 and the polyaniline layer 3 in order to maintain good contact. Electrode leads 6 and 7 are attached.

【0020】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるも
のではない。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0021】(実施例1)直径2mm、高さ1.5 m
m、粉末CV(容量と化成電圧の積)20000の円柱
状のタンタル微粉末焼結体ペレットを0.05wt%リ
ン酸水溶液中で100Vで陽極酸化し、洗浄及び乾燥し
た。一方、水/エタノール(体積比30:70)の混合
溶媒にパラトルエンスルホン酸、アニリン及び二クロム
酸アンモニウムを9:3:1のモル比でアニリン濃度が
5wt%となるように、攪拌しながら順次仕込混合反応
溶液を作成して温度を−40℃までに下げた。タンタル
ペレットを上記混合溶液に30秒浸漬し反応溶液を充填
してから取り出して室温で30分間保持して重合を行っ
たところ、黒色のポリアニリンが誘電体表面に形成でき
た。その後、室温において0.5Mパラトルエンスルホ
ン酸の水/エタノール(50:50)溶液で洗浄、乾燥
した。
(Example 1) 2 mm in diameter and 1.5 m in height
m, a columnar tantalum fine powder sintered pellet having a powder CV (product of capacity and formation voltage) of 20,000 was anodized at 100 V in a 0.05 wt% phosphoric acid aqueous solution, washed and dried. On the other hand, para-toluenesulfonic acid, aniline and ammonium dichromate are mixed in a mixed solvent of water / ethanol (volume ratio of 30:70) at a molar ratio of 9: 3: 1 so that the aniline concentration becomes 5 wt% while stirring. A mixed reaction solution was prepared sequentially and the temperature was lowered to -40 ° C. The tantalum pellets were immersed in the mixed solution for 30 seconds, filled with the reaction solution, taken out, and kept at room temperature for 30 minutes to perform polymerization. As a result, black polyaniline was formed on the dielectric surface. Thereafter, the resultant was washed with a 0.5 M solution of p-toluenesulfonic acid in water / ethanol (50:50) at room temperature and dried.

【0022】上記反応液の充填、重合、洗浄及び乾燥を
3回繰り返した後、銀ペーストを付け陰極リードを引き
出しエポキシ樹脂で封止してコンデンサを完成した。
After repeating the above-mentioned filling of the reaction solution, polymerization, washing and drying three times, a silver paste was applied, a cathode lead was pulled out and sealed with an epoxy resin to complete a capacitor.

【0023】(比較例1)実施例1のパラトルエンスル
ホン酸、アニリン及び二クロム酸アンモニウムの混合溶
液を0℃で調製した。この溶液は調製した5分後に完全
に黒色に変化しアニリンの重合が起こっていた。この溶
液を用いて実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成し
たタンタルペレットを用いて実施例1と同様な方法でコ
ンデンサを作製した. (比較例2)実施例1のパラトルエンスルホン酸、アニ
リン及び二クロム酸アンモニウムの混合溶液に使用した
水/エタノール(体積比30:70)の混合溶媒に代え
てエタノールを溶媒に用いた。そのほかは実施例1と同
様な方法でコンデンサを作製した。
Comparative Example 1 A mixed solution of paratoluenesulfonic acid, aniline and ammonium dichromate of Example 1 was prepared at 0 ° C. This solution turned completely black 5 minutes after the preparation, and polymerization of aniline had occurred. Using this solution, a capacitor was fabricated in the same manner as in Example 1 using the tantalum pellets of Example 1 formed by etching to form an oxide film. (Comparative Example 2) Ethanol was used as a solvent instead of the mixed solvent of water / ethanol (volume ratio 30:70) used in the mixed solution of paratoluenesulfonic acid, aniline and ammonium dichromate of Example 1. Otherwise, a capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0024】(比較例3)実施例1のパラトルエンスル
ホン酸、アニリン及び二クロム酸アンモニウムの混合溶
液に使用した水/エタノール(体積比30:70)の混
合溶媒に代えて混合比が5:95の水/エタのールの混
合溶媒を用いた。この混合溶媒を−40℃に冷やしたと
ころ、凝固現象が起こり混合溶液の調製ができなかっ
た。
(Comparative Example 3) The mixture ratio of water: ethanol (30:70 by volume) used in the mixed solution of paratoluenesulfonic acid, aniline and ammonium dichromate in Example 1 was 5: 5. A 95 water / ethanol mixed solvent was used. When this mixed solvent was cooled to −40 ° C., a coagulation phenomenon occurred and a mixed solution could not be prepared.

【0025】(実施例2)実施例1のエッチングして酸
化皮膜を形成したタンタルペレットを用いて、実施例1
のエタノールに代えてアセトンを用いた。それ以外は実
施例1と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、及び乾燥
を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを完成させ
た。
(Embodiment 2) Using the tantalum pellets formed by etching to form an oxide film of Embodiment 1, Embodiment 1
Acetone was used in place of ethanol. Otherwise, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 1, and the leads were pulled out to complete the capacitor.

【0026】(実施例3)実施例1のエッチングして酸
化皮膜を形成したタンタルペレットを用いて、実施例1
のパラトルエンスルホン酸に代えてブチルナフタレンス
ルホン酸を使った。それ以外は実施例1と同様な方法で
アニリンの重合、洗浄、及び乾燥を繰り返し、リードを
引き出してコンデンサを完成させた。
(Embodiment 3) Using the tantalum pellets formed by etching to form an oxide film in Embodiment 1, Embodiment 1
Butylnaphthalenesulfonic acid was used in place of paratoluenesulfonic acid. Otherwise, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 1, and the leads were pulled out to complete the capacitor.

【0027】(実施例4)エッチングによって表面積を
ほぼ20倍に拡大した膜厚200μm、1×0.5cm
2 のアルミニウム箔を0.1%ほう酸アンモニウム水溶
液中で120Vで陽極酸化し、洗浄及び乾燥した。その
後に、実施例1と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、
及び乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを
完成させた。
(Embodiment 4) A film thickness of 200 μm, 1 × 0.5 cm in which the surface area is enlarged almost 20 times by etching.
2 of the aluminum foil was anodized by 120V in a 0.1% ammonium borate solution, washed and dried. Thereafter, polymerization and washing of aniline were performed in the same manner as in Example 1.
The drying was repeated, and the leads were pulled out to complete the capacitor.

【0028】(実施例5) ペレットには実施例1の陽極酸化した酸化皮膜を形成し
たタンタルペレットを使用した。まず室温で、アニリ
ン、過酸化水素及びパラトルエンスルホン酸のモル比が
1:1:3で、アニリンの濃度が7wt%となる水溶液
にこのペレットを30秒浸漬してから取り出した。30
分後に、前記ペレットを0.05wt%のパラトルエン
スルホン酸鉄(Fe(TSA)2 )水溶液に30秒浸漬
してから取り出して空気中でさらに30分間保持して重
合を行った。その後、0.5Mパラトルエンスルホン酸
の水/エタノール(50:50)溶液で洗浄、乾燥し
た。
(Example 5) The tantalum pellets of Example 1 having an anodized oxide film formed thereon were used. First, at room temperature, the pellets were immersed in an aqueous solution in which the molar ratio of aniline, hydrogen peroxide, and paratoluenesulfonic acid was 1: 1: 3 and the concentration of aniline was 7 wt% for 30 seconds, and then the pellets were taken out. 30
After one minute, the pellets were immersed in a 0.05 wt% aqueous solution of iron p-toluenesulfonate (Fe (TSA) 2) for 30 seconds, taken out, and kept in the air for another 30 minutes to carry out polymerization. Then, it was washed with a 0.5 M solution of paratoluenesulfonic acid in water / ethanol (50:50) and dried.

【0029】上記反応液の充填、酸化触媒溶液の導入、
重合、洗浄及び乾燥を計5回繰り返した後、銀ペースト
を付け陰極リードを引き出しエポキシ樹脂で封止してコ
ンデンサを完成した。
Filling the above reaction solution, introducing an oxidation catalyst solution,
After repeating polymerization, washing and drying a total of 5 times, a silver paste was applied, a cathode lead was pulled out, and sealed with an epoxy resin to complete a capacitor.

【0030】(実施例6)実施例1のエッチングして酸
化皮膜を形成したタンタルペレットを用いて、実施例5
のパラトルエンスルホン酸に代えてオクチルベンゼンス
ルホン酸をプロトン酸に使用した。これ以外は実施例5
と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、及び乾燥を繰り
返し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。
(Embodiment 6) Using the tantalum pellets formed by etching to form an oxide film of Embodiment 1, Embodiment 5
Octylbenzenesulfonic acid was used as the protonic acid instead of paratoluenesulfonic acid. Other than this, Example 5
Polymerization, washing, and drying of aniline were repeated in the same manner as described above, and the lead was pulled out to complete the capacitor.

【0031】(実施例7) 実施例1の陽極酸化した酸化皮膜を形成したタンタルペ
レットを用いて、実施例5のパラトルエンスルホン酸に
代えてブチルナフタレンスフホン酸を使った。それ以外
は実施例5と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、及び
乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを完成
させた。
Example 7 Using the tantalum pellets of Example 1 having an anodized oxide film formed thereon, butyl naphthalene sulfonic acid was used in place of the paratoluenesulfonic acid of Example 5. Otherwise, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 5, and the lead was pulled out to complete the capacitor.

【0032】(実施例8) 実施例1の陽極酸化した酸化皮膜を形成したタンタルペ
レットを用いて、実施例5のパラトルエンスルホン酸鉄
に代えて塩化鉄を用いた。これ以外は実施例5と同様な
方法でアニリンの重合、洗浄、及び乾燥を繰り返し、リ
ードを引き出してコンデンサを完成させた。
Example 8 Using the tantalum pellets of Example 1 on which an anodized oxide film was formed, iron chloride was used in place of iron p-toluenesulfonate of Example 5. Except for this, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 5, and the leads were pulled out to complete the capacitor.

【0033】(実施例9)実施例5において、重合反応
溶液と酸化触媒溶液にタンタルペレットを浸漬する順番
を換えて、まず酸化触媒溶液に浸漬した後、重合反応溶
液を充填した。それ以外は実施例5と同様な方法でアニ
リンの重合、洗浄、及び乾燥を繰り返し、リードを引き
出してコンデンサを完成させた。
Example 9 In Example 5, the order in which the tantalum pellets were immersed in the polymerization reaction solution and the oxidation catalyst solution was changed. First, the tantalum pellets were immersed in the oxidation catalyst solution, and then filled with the polymerization reaction solution. Otherwise, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 5, and the lead was pulled out to complete the capacitor.

【0034】(実施例10)実施例4のエッチングして
酸化皮膜を形成したアルミニウム箔を用いて、実施例5
と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、及び乾燥を繰り
返し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。
(Embodiment 10) Using the aluminum foil of Embodiment 4 on which an oxide film was formed by etching, Embodiment 5 was carried out.
Polymerization, washing, and drying of aniline were repeated in the same manner as described above, and the lead was pulled out to complete the capacitor.

【0035】(実施例11) 実施例1の陽極酸化した酸化皮膜を形成したタンタルペ
レットを用いて、実施例5のパラトルエンスルホン酸鉄
に代えてパラトルエンスルホン酸銅を用いた。それ以外
は実施例5と同様な方法でアニリンの重合、洗浄、及び
乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを完成
させた。
Example 11 Using the tantalum pellets of Example 1 on which an anodized oxide film was formed, copper p-toluenesulfonate was used instead of iron p-toluenesulfonate of Example 5. Otherwise, polymerization, washing and drying of aniline were repeated in the same manner as in Example 5, and the lead was pulled out to complete the capacitor.

【0036】実施例1〜11及び比較例1〜3につい
て、得られたコンデンサの製造直後、及び125℃で5
00時間保持した後の容量出現率(C/C0、電解質溶
液中における容量をC0とする)、漏れ電流(LC)及
び100kHzでの等価直列抵抗(ESR)を表1に示
す。表1からわかるように、本発明によるコンデンサは
高周波数での等価直列抵抗が小さく、125℃の高温下
でも特性の低下がほとんどなく耐熱性にも優れたもので
あった。
For Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3, immediately after the production of the obtained capacitors and at 125 ° C.
Table 1 shows the capacity appearance ratio (C / C0, capacity in the electrolyte solution is C0), the leakage current (LC), and the equivalent series resistance (ESR) at 100 kHz after holding for 00 hours. As can be seen from Table 1, the capacitor according to the present invention had a small equivalent series resistance at a high frequency, and showed almost no deterioration in characteristics even at a high temperature of 125 ° C., and was excellent in heat resistance.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アニリ
ン、プロトン酸及び酸化剤を含む反応混合物を実質上未
反応のまま、電解コンデンサの多孔質誘電体の細孔内部
まで十分に導入し、高導電性、高信頼性のポリアニリン
を化学酸化により容易に形成し固体電解質とする、高周
波特性及び耐熱性に優れ容量出現率の高い固体電解コン
デンサの製造方法を提供するものであり、その効果は大
きい。
As described above, according to the present invention, a reaction mixture containing aniline, a protonic acid and an oxidizing agent is sufficiently introduced into the pores of a porous dielectric of an electrolytic capacitor while remaining substantially unreacted. The present invention provides a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having excellent high-frequency characteristics and heat resistance and a high capacitance appearance rate, which is easily formed by chemical oxidation of highly conductive and highly reliable polyaniline into a solid electrolyte. Is big.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例により制作される固体電解コン
デンサの断面構造を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional structure of a solid electrolytic capacitor manufactured according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 皮膜形成金属箔 2 誘電体薄膜 3 固体電解質であるポリアニリンの層 4 グラファイト層 5 電極 6、7 電極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming metal foil 2 Dielectric thin film 3 Polyaniline layer which is a solid electrolyte 4 Graphite layer 5 Electrode 6, 7 Electrode lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正春 東京都港区芝五丁目7番1号日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 平4−245613(JP,A) 特開 昭64−24410(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaharu Sato Within NEC Corporation 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo (56) References JP-A-4-245613 (JP, A) JP-A Sho 64-24410 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 皮膜形成金属の表面酸化皮膜を誘電体と
し、ポリアニリンを固体電解質とする固体電解コンデン
サの製造方法において、 アニリン、プロトン酸及び酸化剤を含む混合物を未反応
のまま、前記表面酸化皮膜上へ導入し、しかる後に反応
を開始させてアニリンを酸化重合せしめることにより前
記固体電解質を形成することを特徴とする固体電解コン
デンサの製造方法。
1. A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor using a surface oxide film of a film-forming metal as a dielectric and polyaniline as a solid electrolyte, wherein the mixture containing aniline, protonic acid and an oxidizing agent is left unreacted. A method for producing a solid electrolytic capacitor, which comprises introducing the above-mentioned solid electrolyte into a film, and then starting the reaction to oxidize and polymerize aniline to form the solid electrolyte.
【請求項2】 アニリン、プロトン酸及び酸化剤を含む
水と、水と相溶する有機溶媒の混合溶液の調製及びこの
混合溶液のコンデンサ表面酸化被膜上への導入を−5℃
以下で行い、しかる後に昇温して0℃以上の温度でアニ
リンを酸化重合せしめることにより固体電解質となるポ
リアニリンを形成することを特徴とする請求項1記載の
固体電解コンデンサの製造方法。
2. Preparation of a mixed solution of water containing aniline, a protonic acid and an oxidizing agent and an organic solvent compatible with water, and introduction of the mixed solution onto the oxide film on the capacitor surface at -5 ° C.
2. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the method is carried out as follows, and thereafter, the temperature is raised and aniline is oxidized and polymerized at a temperature of 0 ° C. or higher to form polyaniline as a solid electrolyte.
【請求項3】 水と有機溶媒の混合溶媒において有機溶
媒の比率が10〜85%であることを特徴とする請求項
2記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the ratio of the organic solvent in the mixed solvent of water and the organic solvent is 10 to 85%.
【請求項4】酸化反応触媒の表面酸化皮膜への導入と、
アニリン、プロトン酸及び過酸化水素を含む混合物の表
面酸化皮膜への導入を前後して行い、アニリンを酸化重
合せしめることにより固体電解質となるポリアニリン
形成することを特徴とする請求項1記載の固体電解コン
デンサの製造方法。
4. Introducing an oxidation reaction catalyst into a surface oxide film;
2. The solid according to claim 1, wherein a mixture containing aniline, protonic acid, and hydrogen peroxide is introduced before and after the surface oxide film, and aniline is oxidatively polymerized to form polyaniline as a solid electrolyte. Manufacturing method of electrolytic capacitor.
【請求項5】酸化反応触媒がFe2 + 塩であることを特
徴とする請求項4記載の固体電解コンデンサの製造方
法。
5. A method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 4, wherein the oxidation catalyst is Fe 2 + salts.
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