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JP2009105171A - Solid-state electrolytic capacitor and its method for manufacturing - Google Patents

Solid-state electrolytic capacitor and its method for manufacturing Download PDF

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JP2009105171A
JP2009105171A JP2007274543A JP2007274543A JP2009105171A JP 2009105171 A JP2009105171 A JP 2009105171A JP 2007274543 A JP2007274543 A JP 2007274543A JP 2007274543 A JP2007274543 A JP 2007274543A JP 2009105171 A JP2009105171 A JP 2009105171A
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JP
Japan
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electrolytic capacitor
solid electrolyte
electrolyte layer
solid
solid electrolytic
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Application number
JP2007274543A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Taguchi
和浩 田口
Daisuke Takada
大輔 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
NEC Tokin Corp
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Publication date
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    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable low-impedance solid-state capacitor, and to provide its method for manufacturing. <P>SOLUTION: On the surface of a porous material composed of a sintered compact of valve action metal, an oxide coating of the metal is formed as a dielectric layer, and after a conductive polymer layer is formed as a solid-state electrolytic layer, by chemical oxidation polymerization on an anode body 3, immersion into a conductive high polymer solution and drying are performed. Subsequently, a first solid-state electrolytic layer 201 is formed, and a second solid-state electrolytic layer 202 is formed by chemical oxidation polymerization. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特に導電性高分子を固体電解質として用いる固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer as a solid electrolyte and a manufacturing method thereof.

タンタル、アルミニウム等の弁作用金属を利用した固体電解コンデンサは広く一般に利用されている。これらの固体電解コンデンサは、焼結体あるいはエッチング箔の形状で誘電体層の表面積を拡大することにより、小型で大きな容量を得ることができることが特徴である。しかしながら、固体電解質として二酸化マンガン等を用いているために、高周波でのインピーダンスが大きいという欠点がある。このため、より導電率の高い機能性高分子からなる導電性高分子を固体電解質として用いた高周波数領域でのインピーダンス特性が改善された固体電解コンデンサが開発されている。   Solid electrolytic capacitors using valve action metals such as tantalum and aluminum are widely used. These solid electrolytic capacitors are characterized in that a large capacity can be obtained by increasing the surface area of the dielectric layer in the form of a sintered body or an etching foil. However, since manganese dioxide or the like is used as the solid electrolyte, there is a disadvantage that impedance at high frequency is large. For this reason, a solid electrolytic capacitor having improved impedance characteristics in a high frequency region using a conductive polymer composed of a functional polymer having higher conductivity as a solid electrolyte has been developed.

こうした固体電解コンデンサは、固体電解質の導電率が高いことから高周波での特性が優れるのみならず、電解質形成のために熱履歴を加える必要がないので、酸化被膜が損傷することがなく、二酸化マンガン等の熱分解生成物を固体電解質に用いた固体電解コンデンサに比べて、信頼性に優れるという特徴がある。   Such a solid electrolytic capacitor not only has excellent characteristics at high frequencies due to the high conductivity of the solid electrolyte, but also does not require any thermal history to form the electrolyte, so that the oxide film is not damaged, and manganese dioxide As compared with a solid electrolytic capacitor using a thermal decomposition product such as the above as a solid electrolyte, it has a feature of excellent reliability.

固体電解質層となる導電性高分子層の形成方法としては、コンデンサ素子内部を化学酸化重合により、緻密な導電性高分子層を形成させる。その後、コンデンサ素子に導電性高分子溶液を用いて、コンデンサ素子の外周部に導電性高分子層を均一に形成する技術が文献1〜3に提案されている。又、導電性高分子層の形成方法を化学酸化重合のみで実施する場合は、導電性高分子層膜の厚みに均一性を欠き、重合回数が多数回に渡ってしまうなどの欠点がある。   As a method for forming a conductive polymer layer to be a solid electrolyte layer, a dense conductive polymer layer is formed inside the capacitor element by chemical oxidative polymerization. Thereafter, techniques for uniformly forming a conductive polymer layer on the outer periphery of the capacitor element using a conductive polymer solution for the capacitor element have been proposed in Documents 1 to 3. Further, when the method for forming the conductive polymer layer is carried out only by chemical oxidative polymerization, there is a drawback that the thickness of the conductive polymer layer film is not uniform and the number of polymerizations is many times.

特開2005−109252号公報JP 2005-109252 A 特開2006−185973号公報JP 2006-1851973 A 特表2002−524868号公報JP 2002-524868

図3は、従来の固体電解コンデンサ素子を示す模式断面図である。従来の固体電解質層の形成工程においては最初に弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体層が形成された陽極体3の内部に導電性高分子を形成させる。その後、陽極体3の外表面に導電性高分子層からなる固体電解質層201を形成する際に、導電性高分子溶液を固体電解コンデンサ素子に浸漬した後、溶剤を乾燥して表面が滑らかな固体電解質層201を形成していた。この表面は化学酸化重合にて形成される固体電解質層の表面よりも滑らかである。これは、導電性高分子溶液に含有されているバインダーのためであり、その後に実施される陰極層であるグラファイトペースト層6との接触面積が少なくなり、界面抵抗が大きくなる課題があった。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a conventional solid electrolytic capacitor element. In the conventional process of forming a solid electrolyte layer, first, a conductive polymer is formed inside the anode body 3 in which a dielectric layer is formed on the surface of the porous body of the valve metal. Thereafter, when the solid electrolyte layer 201 made of a conductive polymer layer is formed on the outer surface of the anode body 3, after immersing the conductive polymer solution in the solid electrolytic capacitor element, the solvent is dried to smooth the surface. The solid electrolyte layer 201 was formed. This surface is smoother than the surface of the solid electrolyte layer formed by chemical oxidative polymerization. This is due to the binder contained in the conductive polymer solution, and there is a problem that the contact area with the graphite paste layer 6 which is a cathode layer to be implemented thereafter is reduced and the interface resistance is increased.

又、前記バインダーは誘電体層への製造工程中の機械ストレス、又は、実装時の熱ストレスに対して緩衝的な役割がある。   The binder has a buffering role against mechanical stress during the manufacturing process of the dielectric layer or thermal stress during mounting.

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、インピーダンスが低く信頼性の高い固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the above problem, and the subject of this invention is providing a solid electrolytic capacitor with low impedance and high reliability, and its manufacturing method.

本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属の焼結体表面にその金属の酸化被膜を誘電体層として形成した後、導電性高分子溶液の乾燥により形成した第一の固体電解質層上に、化学酸化重合により形成した第二の固体電解質層を含むことを特徴とする。   The solid electrolytic capacitor of the present invention is formed on the first solid electrolyte layer formed by drying the conductive polymer solution after forming an oxide film of the metal as a dielectric layer on the surface of the sintered body of the valve action metal. A second solid electrolyte layer formed by chemical oxidative polymerization is included.

また、前記第二の固体電解質層が酸化剤の付着後にモノマー溶液を付着して形成されることが好ましい。   Further, it is preferable that the second solid electrolyte layer is formed by attaching a monomer solution after attaching an oxidizing agent.

また、前記第二の固体電解質層が、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリシラン、又はその誘導体からなることが好ましい。   The second solid electrolyte layer is preferably made of polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polysilane, or a derivative thereof.

また、前記導電性高分子溶液は、π共役系導電性高分子とバインダーとからなる導電性粒子及び溶媒を含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said conductive polymer solution contains the electroconductive particle and solvent which consist of (pi) conjugated system conductive polymer and a binder.

また前記π共役系導電性高分子がポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリシラン、又は、その誘導体からなることが好ましく、前記導電性高分子溶液を構成するバインダーがアクリル、ポリウレタン、エポキシ、ポリフェノール、シリコン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはそれらの誘導体、エーテル、ラクトン、アミドまたはラクタムの基を有する化合物、スルホン、スルホキシド、糖、糖誘導体、糖アルコール、フラン誘導体および/またはジ−もしくはポリアルコールからなることが好ましい。   The π-conjugated conductive polymer is preferably composed of polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polysilane, or a derivative thereof, and the binder constituting the conductive polymer solution is acrylic, polyurethane, epoxy, polyphenol, silicon, polyester , Polypropylene, polycarbonate or their derivatives, compounds having ether, lactone, amide or lactam groups, sulfones, sulfoxides, sugars, sugar derivatives, sugar alcohols, furan derivatives and / or di- or polyalcohols.

また、前記弁作用金属は、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムの内のいずれか1つを含むことが好ましい。   The valve metal preferably includes any one of tantalum, aluminum, titanium, niobium, zirconium, hafnium, and vanadium.

さらに本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記固体電解質層を形成する工程において、導電性高分子溶液を乾燥して第一の固体電解質層を形成する工程と前記第一の固体電解質層上に化学酸化重合により第二の固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。   Furthermore, the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention includes a step of drying a conductive polymer solution to form a first solid electrolyte layer and a step on the first solid electrolyte layer in the step of forming the solid electrolyte layer. The method for producing a solid electrolytic capacitor is characterized by including a step of forming a second solid electrolyte layer by chemical oxidative polymerization.

本発明によれば、弁作用金属の焼結体からなる多孔質体表面にその金属の酸化被膜を誘電体層として形成し、固体電解質層として化学酸化重合により導電性高分子層を形成した後、導電性高分子溶液に浸漬・乾燥を行ない、第一の固体電解質層を完成させた後、再び化学酸化重合による第二の固体電解質層を形成することで、固体電解質層表面に凹凸を持たせ、グラファイトペースト層とのアンカー効果及び接触面積が増加することで、インピーダンスの低い固体電解コンデンサ及びその製造方法の提供が可能となった。   According to the present invention, after forming a metal oxide film as a dielectric layer on the surface of a porous body made of a sintered body of valve action metal, and forming a conductive polymer layer by chemical oxidative polymerization as a solid electrolyte layer After immersing and drying in a conductive polymer solution to complete the first solid electrolyte layer, the second solid electrolyte layer is formed again by chemical oxidative polymerization, so that the surface of the solid electrolyte layer has irregularities. In addition, since the anchor effect and the contact area with the graphite paste layer are increased, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor having a low impedance and a method for manufacturing the same.

次に、本発明の実施の形態についてタンタル固体電解コンデンサを例に図面を参照して説明する。図2は本発明の固体電解コンデンサの断面図である。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a tantalum solid electrolytic capacitor as an example. FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor of the present invention.

まず多孔質体2の形成工程は、1)粉末調合した後、2)プレス・焼結を行う工程からなる。1)粉末調合については、弁作用金属としてのタンタル粉末にプレス成形性を向上させるためにバインダ−を添加して混合する。2)プレス・焼結については、前記タンタル混合粉末の中に陽極リード2aを挿入し円柱状または直方体状にプレス成形する。次いで、そのプレス成形品を高真空中(10-4Pa以下)で、1300〜2000℃に加熱することによって焼結し多孔質体2を形成する。 First, the formation process of the porous body 2 consists of 1) powder preparation, and 2) pressing and sintering. 1) For powder preparation, a tantalum powder as a valve metal is added and mixed with a binder to improve press formability. 2) For pressing / sintering, the anode lead 2a is inserted into the tantalum mixed powder and press-molded into a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape. Subsequently, the press-molded product is sintered by heating to 1300 to 2000 ° C. in a high vacuum (10 −4 Pa or less) to form the porous body 2.

誘電体層4の形成は、タンタルからなる多孔質体2を陽極として、対向電極とともにリン酸などの電解液中に浸漬し、電圧を印加することによって多孔質体2の表面に誘電体層4となるタンタル酸化皮膜を形成し陽極体3とする。   The dielectric layer 4 is formed by immersing the porous body 2 made of tantalum as an anode in an electrolyte solution such as phosphoric acid together with the counter electrode, and applying a voltage to the dielectric layer 4 on the surface of the porous body 2. A tantalum oxide film is formed to form anode body 3.

固体電解質層形成は主として陽極体3の内部に形成する工程と、主として外部に形成する工程からなり、内部の固体電解質層の形成は、前工程で形成された陽極体内部の誘電体層上にポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等を化学酸化重合により固体電解質層を形成する。   The formation of the solid electrolyte layer mainly comprises a step of forming inside the anode body 3 and a step of forming mainly outside. The formation of the solid electrolyte layer inside is formed on the dielectric layer inside the anode body formed in the previous step. A solid electrolyte layer is formed by chemical oxidative polymerization of polyaniline, polypyrrole, polythiophene, or the like.

図1は、固体電解質層の形成工程における固体コンデンサ素子の構造を示す模式断面図である。本発明の固体電解質層の形成は陽極体3の内部に固体電解質層を形成した後、外部の固体電解質層として導電性高分子溶液の乾燥により第一の固体電解質層201の形成後に第二の固体電解質層202を形成したものである。前記第二の固体電解質層は、化学酸化重合を実施することにより凹凸が生じてくる。これは、第二の固体電解質層の形成時において、酸化剤浸漬後の溶媒蒸発にともない、金属塩の結晶が析出、付着することにより凹凸が出来、その部分にモノマーが付着すると重合反応が起こり、凹凸のある導電性高分子層を得ることになる。この場合、適用される酸化剤は溶媒が水及び非水溶媒の何れでも良く、含有される金属塩の体積%は10体積%以上50体積%以下が好ましい。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the solid capacitor element in the solid electrolyte layer forming step. The solid electrolyte layer of the present invention is formed by forming the solid electrolyte layer inside the anode body 3 and then forming the second solid electrolyte layer 201 after the formation of the first solid electrolyte layer 201 by drying the conductive polymer solution as the external solid electrolyte layer. A solid electrolyte layer 202 is formed. The second solid electrolyte layer has irregularities due to chemical oxidative polymerization. This is because, during the formation of the second solid electrolyte layer, as the solvent evaporates after immersion in the oxidant, crystals of the metal salt are deposited and adhered to form irregularities, and if a monomer adheres to that part, a polymerization reaction occurs. Thus, an uneven conductive polymer layer is obtained. In this case, the oxidant to be applied may be either water or a non-aqueous solvent, and the volume% of the metal salt contained is preferably 10% by volume to 50% by volume.

又、第一の固体電解質層が少なくともπ共役系導電性高分子およびバインダーを含むことが好ましく、前記第一の固体電解質層を構成するバインダーの重量比は0.1〜90重量%が好ましい。より好ましくは1〜80重量%、さらに好ましいのは5〜60重量%である。バインダーの量を増やすと導電性高分子層の結合力は強化されるが導電性が著しく減少してしまうためである。   The first solid electrolyte layer preferably contains at least a π-conjugated conductive polymer and a binder, and the weight ratio of the binder constituting the first solid electrolyte layer is preferably 0.1 to 90% by weight. More preferably, it is 1-80 weight%, More preferably, it is 5-60 weight%. This is because when the amount of the binder is increased, the bonding force of the conductive polymer layer is enhanced, but the conductivity is remarkably reduced.

第一の固体電解質層を構成するπ共役系導電性高分子はポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフランまたは、それらの誘導体を使用することができる。   As the π-conjugated conductive polymer constituting the first solid electrolyte layer, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyfuran, or derivatives thereof can be used.

第一の固体電解質層を構成するバインダーはアクリル、ポリウレタン、エポキシ、ポリフェノール、シリコン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはそれらの誘導体、エーテル、ラクトン、アミドまたはラクタムの基を有する化合物、スルホン、スルホキシド、糖、糖誘導体、糖アルコール、フラン誘導体またはジアルコール、ポリアルコールまたはそれらの誘導体を使用することができる。   The binder constituting the first solid electrolyte layer is acrylic, polyurethane, epoxy, polyphenol, silicone, polyester, polypropylene, polycarbonate or a derivative thereof, a compound having an ether, lactone, amide or lactam group, sulfone, sulfoxide, sugar, Sugar derivatives, sugar alcohols, furan derivatives or dialcohols, polyalcohols or their derivatives can be used.

第一の固体電解質層は前記第一の固体電解質層を構成するπ共役系導電性高分子及びバインダー、添加物を溶媒中に分散させた溶液を塗布、乾燥することにより形成することが出来る。   The first solid electrolyte layer can be formed by applying and drying a solution in which a π-conjugated conductive polymer, a binder, and additives constituting the first solid electrolyte layer are dispersed in a solvent.

第一の固体電解質層を構成するπ共役系導電性高分子、バインダー、添加物を溶媒中に分散させた溶液の粘度は10mPa・s以上であることが好ましい。より好ましくは50mPa・s以上、さらに好ましくは100mPa・s以上、もっとも好ましいのは200mPa・s以上である。粘度が小さいとコンデンサ素子端部に第一の固体電解質層を形成することが困難であるからである。   The viscosity of the solution in which the π-conjugated conductive polymer, the binder, and the additive constituting the first solid electrolyte layer are dispersed in a solvent is preferably 10 mPa · s or more. More preferably, it is 50 mPa * s or more, More preferably, it is 100 mPa * s or more, Most preferably, it is 200 mPa * s or more. This is because if the viscosity is small, it is difficult to form the first solid electrolyte layer at the end of the capacitor element.

前記第一の固体電解質層を構成する導電性高分子、バインダー、添加物を溶媒中に分散させた溶液の固形分量は1重量%以上であることが好ましい。より好ましくは3重量%以上、さらに好ましいのは5重量%以上である。固形分量が小さいと高粘度の溶液を作製することが困難だからである。   The solid content of the solution in which the conductive polymer, binder, and additive constituting the first solid electrolyte layer are dispersed in a solvent is preferably 1% by weight or more. More preferably, it is 3% by weight or more, and further preferably 5% by weight or more. This is because it is difficult to produce a highly viscous solution when the solid content is small.

上記の様に図1では従来の図3に比較して最外装の導電性高分子層、すなわち第二の固体電解質層202に凹凸を生じ、その後に形成されるグラファイトペースト層6とのアンカー効果及び接触面積が増加する。   As described above, in FIG. 1, the outermost conductive polymer layer, that is, the second solid electrolyte layer 202 is uneven as compared with the conventional FIG. 3, and the anchor effect with the graphite paste layer 6 formed thereafter is obtained. And the contact area increases.

陰極層の形成は図2に示すように固体電解質層5の上に陰極層としてグラファイトペースト層6を形成し、さらにその上に銀ペースト層7を形成する。   As shown in FIG. 2, the cathode layer is formed by forming a graphite paste layer 6 on the solid electrolyte layer 5 as a cathode layer and further forming a silver paste layer 7 thereon.

次に、図2に示すように陽極及び陰極にリードフレーム9を陽極部にはスポット溶接にて接合し、又、銀ペースト層7にリードフレーム9の陰極部を導電性接着剤8によって接合する。最後に全体を外装樹脂10でモールド外装し、リードフレーム9を折り曲げて図2に示す様な構成のタンタル固体電解コンデンサを完成させる。   Next, as shown in FIG. 2, the lead frame 9 is joined to the anode and the cathode by spot welding, and the cathode part of the lead frame 9 is joined to the silver paste layer 7 by the conductive adhesive 8. . Finally, the whole is molded with the exterior resin 10 and the lead frame 9 is bent to complete a tantalum solid electrolytic capacitor having the structure shown in FIG.

次に、この発明により具体的な実施例について図1及び図2を用いて説明する。本発明の実施例として次のような工程によって、定格電圧4V、定格容量47μFの固体電解コンデンサを製造する。   Next, a specific embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. As an embodiment of the present invention, a solid electrolytic capacitor having a rated voltage of 4 V and a rated capacity of 47 μF is manufactured by the following process.

タンタル粉末(約80kCV/g)を用いて、プレス密度6.0に調整した1.10×1.10×1.16mm3直方体にタンタルワイヤー(直径0.23mm)が埋め込まれたプレス体を、約1200〜1300℃で焼結し、多孔質体2を作製した。 Using a tantalum powder (about 80 kCV / g), a press body in which a tantalum wire (diameter 0.23 mm) is embedded in a 1.10 × 1.10 × 1.16 mm 3 rectangular parallelepiped adjusted to a press density of 6.0, The porous body 2 was produced by sintering at about 1200 to 1300 ° C.

タンタルからなる多孔質体2を陽極として、対向電極とともに0.6wt%、85℃のリン酸などの電解液中に浸漬し、10Vの電圧を印加することによって多孔質体2の表面に誘電体層4となるタンタル酸化皮膜を形成し、これを陽極体3とする。   A porous body 2 made of tantalum is used as an anode, immersed in an electrolyte such as phosphoric acid at 0.6 wt% and 85 ° C. together with a counter electrode, and a dielectric is applied to the surface of the porous body 2 by applying a voltage of 10V. A tantalum oxide film to be the layer 4 is formed, and this is used as the anode body 3.

次に、前記陽極体を酸化剤溶液に浸漬する。酸化剤溶液は純水等の所定溶媒にスルホン酸塩を20wt%溶解した溶液を用いた。   Next, the anode body is immersed in an oxidant solution. As the oxidizing agent solution, a solution in which 20 wt% of a sulfonate was dissolved in a predetermined solvent such as pure water was used.

酸化剤水溶液中で5分間浸漬した後、コンデンサ素子を酸化剤溶液から引き上げ、さらに室温で30分放置する。その後重合性モノマー溶液として3、4−エチレンジオキシチオフェンの中に1秒浸漬した後、コンデンサ素子を重合性モノマー溶液から引き上げて、室温で60分間以上放置することにより化学酸化重合を行なった。   After immersing in an oxidizer aqueous solution for 5 minutes, the capacitor element is pulled up from the oxidizer solution and further left at room temperature for 30 minutes. Then, after immersing in 3,4-ethylenedioxythiophene as a polymerizable monomer solution for 1 second, the capacitor element was pulled up from the polymerizable monomer solution and allowed to stand at room temperature for 60 minutes or longer to perform chemical oxidative polymerization.

このようにして陽極体内部のコンデンサ素子を構成する陽極酸化被膜上に導電性高分子層を形成した後、重量比1:1に混合したポリチオフェン、アクリル樹脂を、ジエチレングリコール中に分散させ、固形分量を5重量%、粘度を100mPa・sに調整した導電性高分子溶液に1分間浸漬したあと150℃ 30分間乾燥したことにより、第一の固体電解質層201を形成した。   After forming a conductive polymer layer on the anodized film constituting the capacitor element inside the anode body in this way, polythiophene and acrylic resin mixed in a weight ratio of 1: 1 are dispersed in diethylene glycol, and the solid content Was immersed in a conductive polymer solution adjusted to 5 wt% and the viscosity was adjusted to 100 mPa · s for 1 minute and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to form the first solid electrolyte layer 201.

その上に再度酸化剤溶液に浸漬する。酸化剤溶液はエチルアルコール等の所定溶媒にスルホン酸塩35wt%を溶解した溶液を用いた。   It is immersed again in the oxidizing agent solution. As the oxidizing agent solution, a solution in which 35 wt% of sulfonate was dissolved in a predetermined solvent such as ethyl alcohol was used.

該当酸化剤溶液中で1分間浸漬した後、陽極体を酸化剤溶液から引き上げ、さらに室温で60分放置する。その後、重合性モノマー溶液として3、4−エチレンジオキシチオフェンの中に1秒浸漬した後、重合性モノマー溶液から引き上げて、室温で60分間放置することにより化学酸化重合を行ない第二の固体電解質層202を形成した。   After immersing in the relevant oxidant solution for 1 minute, the anode body is pulled up from the oxidant solution and further left at room temperature for 60 minutes. Then, after being immersed in 3,4-ethylenedioxythiophene as a polymerizable monomer solution for 1 second, it is pulled up from the polymerizable monomer solution and allowed to stand at room temperature for 60 minutes to perform chemical oxidative polymerization. Layer 202 was formed.

次に、このコンデンサ素子の導電性高分子層の上に、インクジェット塗布によりグラファイトペースト層6、更にその上に銀ペースト層7を膜厚がそれぞれ10μmになるように形成した。次にリードフレーム9を陽極部にはスポット溶接にて、更に陰極部は導電性接着剤8を形成しリードフレーム9を取り出した後、エポキシ外装樹脂10で外装し、外装樹脂に沿ってリードフレームを折り曲げて、固体電解コンデンサ1を完成させた。   Next, a graphite paste layer 6 was formed on the conductive polymer layer of the capacitor element by ink jet coating, and a silver paste layer 7 was further formed thereon to a thickness of 10 μm. Next, the lead frame 9 is spot welded to the anode portion, and the cathode portion is further formed with the conductive adhesive 8 and the lead frame 9 is taken out and then covered with an epoxy exterior resin 10, and the lead frame along the exterior resin. Was folded to complete the solid electrolytic capacitor 1.

(比較例)
以下、比較例について図3を参照しながら説明する。タンタル粉末(約80kCV/g)を用いて、プレス密度6.0に調整した1.10×1.10×1.16mm3直方体にタンタルワイヤー(直径0.23mm)が埋め込まれたプレス体を、約1200〜1300℃で焼結し、多孔質体2を作製した。
(Comparative example)
Hereinafter, a comparative example will be described with reference to FIG. Using a tantalum powder (about 80 kCV / g), a press body in which a tantalum wire (diameter 0.23 mm) is embedded in a 1.10 × 1.10 × 1.16 mm 3 rectangular parallelepiped adjusted to a press density of 6.0, The porous body 2 was produced by sintering at about 1200 to 1300 ° C.

タンタルからなる多孔質体2を陽極として、対向電極とともに0.6wt%、85℃のリン酸などの電解液中に浸漬し、10Vの電圧を印加することによって多孔質体2の表面に誘電体層4となるタンタル酸化皮膜を形成し、これを陽極体3とする。   A porous body 2 made of tantalum is used as an anode, immersed in an electrolyte such as phosphoric acid at 0.6 wt% and 85 ° C. together with a counter electrode, and a dielectric is applied to the surface of the porous body 2 by applying a voltage of 10V. A tantalum oxide film to be the layer 4 is formed, and this is used as the anode body 3.

次に、前記陽極体を酸化剤溶液に浸漬する。酸化剤溶液は純水等の所定溶媒にスルホン酸塩を20wt%溶解した溶液を用いた。   Next, the anode body is immersed in an oxidant solution. As the oxidizing agent solution, a solution in which 20 wt% of a sulfonate was dissolved in a predetermined solvent such as pure water was used.

酸化剤水溶液中で5分間浸漬した後、コンデンサ素子を酸化剤溶液から引き上げ、さらに室温で30分放置する。その後、重合性モノマー溶液として3、4−エチレンジオキシチオフェンの中に1秒浸漬した後、コンデンサ素子を重合性モノマー溶液から引き上げて、室温で60分間以上放置することにより化学酸化重合を行なった。   After immersing in an oxidizer aqueous solution for 5 minutes, the capacitor element is pulled up from the oxidizer solution and further left at room temperature for 30 minutes. Then, after immersing in 3,4-ethylenedioxythiophene as a polymerizable monomer solution for 1 second, the capacitor element was pulled out from the polymerizable monomer solution and left at room temperature for 60 minutes or longer to perform chemical oxidative polymerization. .

このようにしてコンデンサ素子を構成する陽極酸化被膜上に導電性高分子層を形成した後、重量比1:1に混合したポリチオフェン、アクリル樹脂を、ジエチレングリコール中に分散させ、固形分量を5重量%、粘度を100mPa・sに調整した溶液を塗布、乾燥することにより、第一の固体電解質層201を形成させた。   After forming a conductive polymer layer on the anodized film constituting the capacitor element in this way, polythiophene and acrylic resin mixed at a weight ratio of 1: 1 are dispersed in diethylene glycol, and the solid content is 5% by weight. The first solid electrolyte layer 201 was formed by applying and drying a solution whose viscosity was adjusted to 100 mPa · s.

次に、このコンデンサ素子の導電性高分子層の上に、インクジェット塗布によりグラファイトペースト層6、更にその上に銀ペースト層7を膜厚がそれぞれ10μmになるように形成した。更に導電性接着剤を形成しリードフレームを取り出した後、エポキシ外装樹脂で外装し、外装樹脂に沿ってリードフレームを折り曲げて、固体電解コンデンサ1を完成させた。   Next, a graphite paste layer 6 was formed on the conductive polymer layer of the capacitor element by ink jet coating, and a silver paste layer 7 was further formed thereon to a thickness of 10 μm. Further, after forming a conductive adhesive and taking out the lead frame, the lead frame was covered with an epoxy outer resin, and the lead frame was bent along the outer resin to complete the solid electrolytic capacitor 1.

実施例では第二の固体電解質層202を形成するのに対して、比較例では第二の固体電解層を形成しない。以上の点以外は実施例と構造、製造方法ともに同様により従来の固体電解コンデンサを得た。    In the embodiment, the second solid electrolyte layer 202 is formed, whereas in the comparative example, the second solid electrolyte layer is not formed. Except for the above points, a conventional solid electrolytic capacitor was obtained in the same manner as in Example, structure and manufacturing method.

(評価1)
上記のようにして製作した実施例と比較例において、固体電解コンデンサの実装熱履歴リフロー前後の等価直列抵抗(ESR)を測定した。その結果を表1に示す。リフロー条件としては、温度を260℃のピークとして、240℃、10〜30秒のキープ温度とした。
(Evaluation 1)
In the examples and comparative examples manufactured as described above, the equivalent series resistance (ESR) before and after the reflow soldering history of the solid electrolytic capacitor was measured. The results are shown in Table 1. As the reflow conditions, the temperature was set at a peak of 260 ° C., and a keep temperature of 240 ° C. for 10 to 30 seconds.

Figure 2009105171
Figure 2009105171

本発明の実施例で製作された固体電解コンデンサは、比較例で製作された固体電解コンデンサよりも等価直列抵抗(ESR)が低い固体電解コンデンサを得ることが出来る。   The solid electrolytic capacitor manufactured in the example of the present invention can obtain a solid electrolytic capacitor having a lower equivalent series resistance (ESR) than the solid electrolytic capacitor manufactured in the comparative example.

本発明は、アルミコンデンサ、ニオブコンデンサにおいても利用の可能性がある。   The present invention may also be used for aluminum capacitors and niobium capacitors.

本発明の固体電解コンデンサ素子の模式断面図。The schematic cross section of the solid electrolytic capacitor element of this invention. 固体電解コンデンサの断面図。Sectional drawing of a solid electrolytic capacitor. 従来の固体電解コンデンサ素子の模式断面図。The schematic cross section of the conventional solid electrolytic capacitor element.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体電解コンデンサ
2 多孔質体
2a 陽極リード
3 陽極体
4 誘電体層
5 固体電解質層
6 グラファイトペースト層
7 銀ペースト層
8 導電性接着剤
9 リードフレーム
10 エポキシ外装樹脂
201 (第一の)固体電解質層
202 (第二の)固体電解質層
1 Solid Electrolytic Capacitor 2 Porous Body 2a Anode Lead
3 Anode body 4 Dielectric layer 5 Solid electrolyte layer 6 Graphite paste layer 7 Silver paste layer 8 Conductive adhesive 9 Lead frame 10 Epoxy exterior resin 201 (first) solid electrolyte layer 202 (second) solid electrolyte layer

Claims (8)

陽極リードが導出された弁作用金属の柱状の多孔質体に誘電体層が形成された陽極体に、順次固体電解質層、陰極層が形成された固体電解コンデンサ素子を有する固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層が導電性高分子溶液の乾燥により形成した第一の固体電解質層上に、化学酸化重合により形成した第二の固体電解質層を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。   In a solid electrolytic capacitor having a solid electrolytic capacitor element in which a solid electrolyte layer and a cathode layer are sequentially formed on an anode body in which a dielectric layer is formed on a columnar porous body of valve action metal from which an anode lead is derived, A solid electrolytic capacitor comprising a second solid electrolyte layer formed by chemical oxidation polymerization on a first solid electrolyte layer formed by drying a conductive polymer solution. 前記第二の固体電解質層が酸化剤の付着後にモノマー溶液を付着して形成され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 solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the second solid electrolyte layer is formed by attaching a monomer solution after attaching an oxidizing agent. 前記第二の固体電解質層がポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリシラン、又はその誘導体からなることを特徴とする請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。   3. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the second solid electrolyte layer is made of polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polysilane, or a derivative thereof. 前記導電性高分子溶液は、π共役系導電性高分子とバインダーとからなる導電性粒子及び溶媒を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive polymer solution contains conductive particles composed of a π-conjugated conductive polymer and a binder and a solvent. 前記π共役系導電性高分子がポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリシラン、又はその誘導体からなることを特徴とする請求項4に記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 4, wherein the π-conjugated conductive polymer is made of polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polysilane, or a derivative thereof. 前記導電性高分子溶液を構成するバインダーがアクリル、ポリウレタン、エポキシ、ポリフェノール、シリコン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはそれらの誘導体、エーテル、ラクトン、アミドまたはラクタムの基を有する化合物、スルホン、スルホキシド、糖、糖誘導体、糖アルコール、フラン誘導体および/またはジ−もしくはポリアルコールからなることを特徴とする請求項4に記載の固体電解コンデンサ。   The binder constituting the conductive polymer solution is acrylic, polyurethane, epoxy, polyphenol, silicon, polyester, polypropylene, polycarbonate or a derivative thereof, a compound having an ether, lactone, amide or lactam group, sulfone, sulfoxide, sugar, The solid electrolytic capacitor according to claim 4, comprising a sugar derivative, a sugar alcohol, a furan derivative and / or a di- or polyalcohol. 前記弁作用金属は、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムの内のいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 6, wherein the valve metal includes any one of tantalum, aluminum, titanium, niobium, zirconium, hafnium, and vanadium. 陽極リードが導出された弁作用金属の柱状の多孔質体に誘電体層が形成された陽極体に、順次、固体電解質層、陰極層を形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法において、前記固体電解質層を形成する工程において、導電性高分子溶液を乾燥して第一の固体電解質層を形成する工程と前記第一の固体電解質層上に化学酸化重合により第二の固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。   In the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor, the anode body in which a dielectric layer is formed on a columnar porous body of a valve action metal from which an anode lead is derived has a step of sequentially forming a solid electrolyte layer and a cathode layer. In the step of forming the solid electrolyte layer, the step of forming the first solid electrolyte layer by drying the conductive polymer solution and the formation of the second solid electrolyte layer by chemical oxidative polymerization on the first solid electrolyte layer The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor characterized by including the process to do.
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