JP5884068B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、弁作用金属またはその合金からなる粉末を用いて形成した多孔質の陽極体を用いた固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。

一般に、固体電解コンデンサは、ニオブ（Ｎｂ）や、タンタル（Ｔａ）などの弁作用金属の粉末を焼結した陽極体を用い、この陽極体の表面を陽極酸化することにより、陽極体の表面に誘電体層を形成し、この誘電体層の上に電解質層を形成し、その上に陰極層を形成することにより、形成されている。

近年において、電解質層としては、導電率が高く、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低くすることができることから、導電性高分子が用いられることが多い。

固体電解コンデンサの電解質層として用いられる導電性高分子層としては、例えば、化学重合により形成したポリピロールなどからなる第１の導電性高分子層と、電解重合により形成したポリピロールなどからなる第２の導電性高分子層を積層した構造のものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

化学重合法においては、一般に誘電体層を形成した陽極体を酸化剤溶液中に浸漬した後、導電性高分子の単量体の蒸気を接触させたり、あるいは単量体の溶液中に浸漬することにより、単量体を重合させて導電性高分子層を形成している。電解重合法では、化学重合法等により形成した第１の導電性高分子層を電極として、単量体溶液中で電圧を印加することにより導電性高分子層を形成している。

特許文献３においては、導電性高分子の単量体と酸化剤を含む混合液中に、誘電体層を形成した陽極体を浸漬させて化学重合法により単量体を重合することが提案されている。

また、特許文献４においては、誘電体層を形成した後、液相化学重合と気相化学重合とを組み合わせ、これらの重合を繰り返すことにより、導電性高分子層を形成することが提案されている。

一方、固体電解コンデンサの静電容量を高めるためには、陽極体の表面積を高めることが好ましく、このような点から、陽極体を形成する弁作用金属の粉末として微細な粉末を用いることが検討されている。例えば、誘電体層を形成した後の陽極体の容量と電解電圧の積であるＣＶ値が１２０，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上となるような微細な金属粉末を用いることが検討されている。このように微細な金属粉体を用いた場合、上記のような従来の技術では、陽極体内の微細な空隙もしくは細孔内に、緻密に導電性高分子層を形成することができず、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができないという課題があった。

特開２００６−３２５３０号公報 特開平１１−１９１５１８号公報 特開２００５−３２２９１７号公報 特開平１１−２６３１０号公報

本発明の目的は、静電容量の大きい固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。

本発明は、多孔質の陽極体を作製する工程と、陽極体の表面に誘電体層を形成する工程と、誘電体層を形成した陽極体を、導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬する工程と、導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬させた陽極体を、酸化剤溶液中に浸漬し、液相化学重合により単量体を重合させて、誘電体層上に第１の導電性高分子層を形成する工程と、第１の導電性高分子層を形成した陽極体を、導電性高分子の単量体の蒸気中に保持し、気相化学重合により単量体を重合させて、第１の導電性高分子層上に第２の導電性高分子層を形成する工程と、第２の導電性高分子層を形成した陽極体を、導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬し、電解重合により単量体を重合させて第２の導電性高分子層上に第３の導電性高分子層を形成する工程とを備え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。

本発明によれば、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができる。

本発明においては、誘電体層を形成した後、誘電体層の上にカップリング剤層を形成することが好ましい。カップリング剤層を形成することにより、第１の導電性高分子層をより均一に、良好な状態で形成することができるので、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができる。

本発明において、陽極体は、弁作用金属またはその合金からなる粉末を用いて作製され、粉末のＣＶ値は、１４５，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上であることが好ましい。

また、陽極体の焼結後の密度は、５．０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、さらに好ましくは、５．４ｇ／ｃｍ^３以上であり、さらに好ましくは、５．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、さらに好ましくは、５．６ｇ／ｃｍ^３以上である。

第１の導電性高分子層を形成する工程において、単量体を含む液体中の単量体の濃度は、１〜１００質量％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０〜１００質量％の範囲内である。

本発明によれば、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができる。

本発明に従う一実施形態における固体電解コンデンサの製造方法を示す模式図。 比較の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法を示す模式図。 陽極体の密度と静電容量との関係を示す図。 ピロール単量体濃度と静電容量との関係を示す図。 本発明に従う一実施形態の固体電解コンデンサを示す模式的断面図。 図５に示す固体電解コンデンサの陽極体表面近傍を拡大して示す模式的断面図。 本発明に従う他の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法を示す模式図。

図５は、本発明に従う一実施形態の固体電解コンデンサを示す模式的断面図である。

図５に示すように、陽極体２には、陽極リード１が埋設されている。陽極体２は、弁作用金属または弁作用金属を主成分とする合金からなる粉末を成形し、この成形体を焼結することにより作製されている。従って、陽極体２は、多孔質体から形成されている。図５において図示されていないが、この多孔質体には、その内部から外部に連通する微細な孔が多数形成されている。このように作製された陽極体２は、本実施形態において、外形が略直方体になるように作製されている。

陽極体２を形成する弁作用金属としては、固体電解コンデンサに用いることができるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。これらの中でも、酸化物の誘電率が高く、原料の入手が容易な、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムが特に好ましい。また、弁作用金属を主成分とする合金としては、例えば、タンタルとニオブ等の２種以上からなる弁作用金属同士の合金や、弁作用金属と他の金属との合金が挙げられる。弁作用金属と他の金属との合金を用いる場合には、弁作用金属の割合を５０原子％以上とすることが好ましい。

陽極体２を形成する弁作用金属またはその合金からなる粉末としては、そのＣＶ値が、１００，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上であるものが好ましく、さらに好ましくは１２０，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上であり、さらに好ましくは１４０，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上であり、さらに好ましくは１６０，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上である。ＣＶ値が高くなるほど、一般に粉末の粒子径は小さくなる。そのため、陽極体の表面積を高くすることができ、高い静電容量を得ることができる。

本発明においては、上述のように、陽極体の焼結後の密度は、５．０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、さらに好ましくは５．４ｇ／ｃｍ^３以上であり、さらに好ましくは５．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、さらに好ましくは５．６ｇ／ｃｍ^３以上である。

上述のように、ＣＶ値の高い粉末を用い、焼結体の密度が高くなると、陽極体内における孔の径が小さくなる。本発明によれば、後述するように、孔の径が小さくなっても、その表面に均一でかつ緻密な導電性高分子膜を形成することができるので、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができる。

陽極体２の表面には、誘電体層３が形成されている。誘電体層３は、陽極体２の孔の表面にも形成されている。図５においては、陽極体２の外周側に形成された誘電体層３を模式的に示しており、上述の多孔質体の孔の表面に形成された誘電体層は図示していない。誘電体層３は、陽極体２を陽極酸化などで酸化することにより形成することができる。

誘電体層３の表面には、第１の導電性高分子層４ａが形成されている。第１の導電性高分子層４ａは、液相化学重合により形成されている。第１の導電性高分子層４ａの上には、第２の導電性高分子層４ｂが形成されている。第２の導電性高分子層４ｂは、気相化学重合により形成されている。第２の導電性高分子層４ｂの上には、第３の導電性高分子層４ｃが形成されている。第３の導電性高分子層４ｃは、電解重合により形成されている。

第３の導電性高分子層４ｃの上には、カーボン層５が形成され、カーボン層５の上には銀層６が形成されている。カーボン層５は、カーボンペーストを塗布することにより形成することができ、銀層６は、銀ペーストを塗布することにより形成することができる。カーボン層５と銀層６から陰極層が構成されている。

銀層６の上には、導電性接着剤層７を介して陰極端子９が接続されている。また、陽極リード１には、陽極端子８が接続されている。陽極端子８及び陰極端子９の端部が外部に引き出されるようにモールド樹脂外装体１０が形成されている。

以上のようにして、本実施形態の固体電解コンデンサが形成されている。

図６は、図５に示す固体電解コンデンサの陽極体２の表面近傍を拡大して示す模式的断面図である。

図６に示すように、陽極体２は多孔質体であり、その内部に微細な孔が形成されている。陽極体２の表面には、誘電体層３が形成されており、誘電体層３の上に、第１の導電性高分子層４ａ、第２の導電性高分子層４ｂ、及び第３の導電性高分子層４ｃが形成されている。

陽極体２の外周部には、第３の導電性高分子層４ｃが位置しており、第３の導電性高分子層４ｃの上にカーボン層５及び銀層６が形成されている。

本発明においては、第１の導電性高分子層４ａを液相化学重合法により形成し、第２の導電性高分子層４ｂを気相化学重合法により形成し、第３の導電性高分子層４ｃを電解重合法により形成している。

本発明においては、陽極体２の表面に誘電体層３を形成した後、誘電体層３の上にカップリング剤層を形成し、カップリング剤層の上に第１の導電性高分子層４ａを形成することが好ましい。カップリング剤層は、図５及び図６において図示していないが、誘電体層３と第１の導電性高分子層４ａとの間に形成される。

カップリング剤層を形成することにより、導電性高分子層の単量体との親和性を高めることができる。このため、陽極体２の誘電体層３の上に単量体を付着させる際、単量体を誘電体層３の表面上に均一にかつ多量に付着させることができ、第１の導電性高分子層４ａを均一にかつ緻密に形成することができる。

カップリング剤層は、カップリング剤を含む溶液を誘電体層３の表面に接触させることにより形成することができる。具体的には、カップリング剤を含む溶液中に誘電体層を形成した陽極体を浸漬した後、取り出し、所定時間乾燥させることにより形成することができる。

カップリング剤層を含む溶液のカップリング剤の濃度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜１０質量％の範囲とすることが好ましい。

図１は、本発明に従う一実施形態の固体電解コンデンサの製造方法を説明するための模式図である。

図１を参照して、陽極体１１は、その表面に誘電体層が形成されている。誘電体層は、例えば、リン酸水溶液中で陽極体１１を陽極として陽極酸化することにより、陽極体１１の表面に形成することができる。

また、本実施形態においては、上述のようにして、誘電体層の上にカップリング剤層を形成している。

工程（ａ）においては、先ず、導電性高分子の単量体を含む液体１２を用意する。次に、誘電体層及びカップリング剤層を形成した陽極体１１を、単量体を含む液体１２中に浸漬する。

単量体を含む液体１２における単量体の濃度は、１〜１００質量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは２０〜１００質量％の範囲である。さらに好ましくは５０〜１００質量％の範囲であり、さらに好ましくは９０〜１００質量％の範囲である。

陽極体１１を、単量体を含む液体１２中に浸漬する際、陽極体１１の上面が液体の液面と同じか、あるいは液面より下となる位置に配置することが好ましい。

本実施形態においては、誘電体層の上にカップリング剤層が形成されているので、単量体との親和性が高められており、陽極体１１を、単量体を含む液体１２中に浸漬した際、陽極体１１の内部の孔に、単量体を含む液体１２が導入されやすくなっている。浸漬後、単量体を含む液体１２から陽極体１１を引き上げる。その後、単量体を含む液体１２より塞がれた陽極体１１の孔を開放するため、陽極体１１を乾燥させてもよい。

次に、工程（ｂ）においては、酸化剤を含む酸化剤溶液１３を用意する。酸化剤としては、単量体の重合を開始することができるものであれば、特に限定されるものではない。酸化剤としては、塩酸、硫酸、フッ酸、過塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、リン酸などのプロトン酸、過酸化物、ハロゲン類、塩化鉄などの遷移金属ハライドなどが挙げられる。酸化剤溶液１３中に陽極体１１を浸漬することにより、酸化剤溶液１３が陽極体１１に付着した単量体と接触し、単量体が酸化重合することにより、第１の導電性高分子層が陽極体の内部表面及び陽極体の外表面において形成される。

酸化剤溶液１３における酸化剤の濃度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜２０モル／リットルの範囲とすることができる。また、酸化剤溶液１３の温度は、特に限定されるものではないが、例えば、１〜９０℃の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１〜７０℃の範囲である。酸化剤溶液の温度は、使用する単量体及び酸化剤の種類などにより適宜選択される。

次に、陽極体１１を酸化剤溶液１３から引き上げ、必要に応じて酸化剤溶液１３に塞がれた陽極体１１の孔を開放するため、陽極体１１を乾燥する。乾燥工程は、特に限定されるものではなく、例えば、３０分までの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０分までの範囲である。

次に、工程（ｃ）において、導電性高分子の単量体を含む液体１４を用意する。単量体は、工程（ａ）において用いた単量体を含む液体１２と同じ単量体であってもよいし、異なる単量体であってもよい。一般には、同じ酸化剤により重合させるので、同じ単量体を用いることが好ましい。

次に、単量体を含む液体１４の上に、酸化剤溶液から引き上げた陽極体１１を配置する。これにより、単量体を含む液体１４から単量体を蒸発させ、単量体の蒸気を陽極体１１の表面に接触させる。陽極体１１は、単量体を含む液体１４の表面近傍に配置することが好ましい。陽極体１１の表面には、酸化剤が付着した状態であるので、この酸化剤と単量体蒸気が接触し、気相化学重合により単量体が重合して、第２の導電性高分子層が形成される。

単量体を含む液体１４における単量体の濃度は、単量体蒸気を発生させることができるものであれば、特に限定されるものではない。また、溶媒を用いずに、単量体１００％の液体を用いてもよい。

単量体を含む液体１４の温度は、特に限定されるものではないが、例えば、２０〜６０℃の範囲であることが好ましく、３０〜６０℃の範囲であることがさらに好ましい。

次に、工程（ｄ）において、導電性高分子の単量体を含む液体１５を準備する。単量体としては、液体１２または液体１４と同じ単量体であってもよいし、異なる単量体であってもよい。工程（ｄ）においては、電解重合により単量体を重合させるので、電解重合させることができる単量体を用いる。単量体を含む液体１５中に、第２の導電性高分子層を形成した陽極体１１を浸漬し、第１の導電性高分子層及び第２の導電性高分子層を電極として、電圧を印加することにより、電解重合により液体１５に含まれる単量体を重合し、第３の導電性高分子層を形成する。

導電性高分子は、その内部に適当な物質がドーピングされることにより、金属的性質を発現し、導電率が著しく上昇する。ドーピングされるこのような物質は、ドーパントと呼ばれている。従って、導電性高分子層を形成する工程において、液体１５中にドーパント剤を添加することにより、導電性高分子層内にドーパントをドーピングすることができ、高い導電率を得ることができる。

ドーパント剤としては、塩酸、硫酸、フッ酸、過塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、リン酸などのプロトン酸、ハロゲン類、塩化鉄などの遷移金属ハライド、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤、フタロシアニン類、ポルフィリン類、アミノ酸、核酸、ポリアクリル酸等を用いることができる。ドーパント剤として用いることができる化合物の例としては、上記の特許文献２や、その他の書籍（例えば、吉野勝美、小野田光宣：「高分子エレクトロニクス」、コロナ社（１９９６））などに記載されているものを用いることができる。

第１〜第３の導電性高分子層において、ドーパントを添加する方法としては、単量体を含む液体または酸化剤溶液にドーパント剤を添加する方法が挙げられる。なお、酸化剤溶液にドーパント剤を添加する場合、酸化剤とドーパント剤のいずれにもなり得る化合物（例えば、ハロゲン類、遷移金属ハライド、プロトン酸など）であれば、酸化剤とドーパント剤の２種類の化合物を溶液に含有させる必要がない。

図２は、従来の導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサの製造方法の一例を説明するための模式図である。ここでは、工程（ａ）において、陽極体１１を酸化剤溶液１３に浸漬した後引き上げ、工程（ｂ）において、単量体を含む液体１４の上に酸化剤溶液を付着させた陽極体１１を配置し、液体１４からの単量体蒸気に接触させ、単量体を気相化学重合により重合させる。

次に、工程（ｃ）において、単量体を含む液体１５中に、気相化学重合により導電性高分子層を形成した陽極体１１を浸漬し、電解重合により単量体を重合させる。

このような従来の製造方法では、特に微細な粉末を用いて陽極体１１を形成した場合、陽極体１１内部の孔が微細なものとなるため、工程（ｂ）において、単量体を含む液体１４を陽極体１１の孔内に導入する際、陽極体１１の内部に浸透する前に孔内で単量体が重合し、孔が塞がれるため、陽極体１１の内部に均一で緻密な導電性高分子層を形成することができないという問題がある。

本発明に従い、まず先に単量体を含む液体中に浸漬して陽極体の誘電体層上に単量体を付着させ、その後液相化学重合及び気相化学重合をこの順で行うことにより、第１の導電性高分子層及び第２の導電性高分子層を、陽極体内部において均一にかつ緻密に形成することができる。このため、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造することができる。

図７は、本発明に従う他の実施形態の固体電解コンデンサの製造方法を説明するための模式図である。

本実施形態においては、図１に示す実施形態の工程（ｃ）と工程（ｄ）の間に、第２の導電性高分子層を形成した後の陽極体１１を、ドーパント剤を含む溶液１６中に浸漬する工程を備えることを特徴としている。

工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）は、図１に示す工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）と同様の工程である。また、本実施形態における工程（ｅ）は、図１に示す工程（ｄ）と同様の工程である。

本実施形態の工程（ｄ）においては、ドーパント剤を含む溶液１６を用意する。ドーパント剤としては、特に限定されるものではなく、上記において例示したものを用いることができる。ドーパント剤を溶解させる溶剤は、ドーパント剤を溶解させることができる溶剤であれば特に限定されるものではなく、例えば、水、エタノール、アセトン、アセトニトリルなどを溶媒として用いることができる。ドーパント剤を含む溶液１６におけるドーパント剤の濃度としては、例えば、１〜４０重量％の範囲であることが好ましい。

ドーパント剤を含む溶液１６への浸漬は、一般には室温で行われる。しかしながら、必要に応じて、ドーパント剤を含む溶液１６を加熱しておいてもよい。また、ドーパント剤を含む溶液１６中への浸漬時間は、特に限定されるものではなく、例えば、１秒〜２４時間の範囲内の時間とすることができる。

ドーパント剤を含む溶液１６中に、第２の導電性高分子層を形成した後の陽極体１１を浸漬した後、陽極体１１を引き上げ、陽極体１１の表面に付着した溶液から溶剤を揮発させ、陽極体１１を乾燥させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、溶液に用いる溶剤等を考慮して適宜選択される。

乾燥後、陽極体１１を、導電性高分子の単量体を含む液体１５中に浸漬し、工程（ｅ）を行う。

本実施形態においては、第１の導電性高分子層上に第２の導電性高分子層を形成した後、第２の導電性高分子層を形成した陽極体１１を、ドーパント剤を含む溶液１６中に浸漬する工程を備えており、その後第２の導電性高分子層を形成した陽極体１１を、導電性高分子の単量体を含む液体１５中に浸漬し、電解重合により単量体を重合させて第２の導電性高分子層上に第３の導電性高分子層を形成している。

本実施形態によれば、第２の導電性高分子層を形成した後、ドーパント剤を含む溶液中に浸漬しているので、第２の導電性高分子層及び／または第３の導電性高分子層にドーパント剤を含有させることができる。このため、さらに静電容量を大きくすることができる。

以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

なお、以下の実施例及び比較例においては、陽極体として、タンタル（Ｔａ）からなる焼結体を用いた。

（実施例１）
誘電体層形成後の焼結体の容量と電解電圧の積であるＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇとなるＴａ金属粉末を用意する。このＴａ金属粉末を用いて、陽極リードを内部に埋め込むようにして成型し、真空中において１２００℃程度で焼結し、陽極体を形成する。実施例１には、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるものを陽極体として使用した。

陽極体を、リン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させ、誘電体層の上にカップリング剤層を形成した。

カップリング剤としては、アミノプロピルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリクロロシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシジフェニルシラン、メチルフェニルジクロロシラン等のシランカップリング剤、若しくはカルボキシル化ポリブタジエン、カルボキシル化ポリイソプレン等のカルボン酸カップリング剤、若しくはｎ−プロピルリン酸、リン酸モノオクチルエステル、リン酸モノ（２，６−ジメチル−７−オクテニル）エステル、リン酸モノ（６−メルカプトヘキシル）エステルおよびリン酸モノ（２−メタクリロキシプロピル）エステル等のリン酸系カップリング剤等を用いることができる。以下の実施例及び比較例では、カップリング剤として、シランカップリング剤を用いた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体中に１０分間浸漬した。次に、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該液体から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の溶液の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合により、ポリピロールからなる第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

次に、陽極体を、ドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ）とを含む水溶液に浸漬し、第１及び第２の導電性高分子層を正極として該水溶液に通電することにより、第１及び第２の導電性高分子層上に、電解化学重合による第３の導電性高分子層を形成した。その後、洗浄し、乾燥してコンデンサ素子を完成させた。

次に、上記コンデンサ素子において、上述のように、第３の導電性高分子層上にカーボン層及び銀層を形成し、陽極リードと、銀層とに金属端子板をそれぞれ取り付け、エポキシ樹脂等により外装体を形成し、固体電解コンデンサを完成させた。

（実施例２）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体を、ドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度９０質量％）とを含む水溶液に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度５０質量％）とを含む水溶液に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例４）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度２０質量％）とを含む水溶液に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例５）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度１質量％）とを含む水溶液に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例６）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度０．１質量％）とを含む水溶液に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例７）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。実施例７は、実施例１に比べて、カップリング剤による表面処理を行わない点が異なり、他は同様にして固体電解コンデンサを完成させた。すなわち、実施例７では、誘電体層を形成したＴａ焼結体をピロール単量体に１０分間浸漬した後、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した。引き続いて、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、液相化学重合および気相化学重合による第１及び第２の導電性高分子層を形成した。

なお、第３の導電性高分子層の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例８）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例７と同様である。

（実施例９）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例７と同様である。

（実施例１０）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例７と同様である。

（実施例１１）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１２）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１３）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１４）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１４５，３８２μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１５）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１４５，３８２μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１６）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１４５，３８２μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である・BR>B
（実施例１７）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１４５，３８２μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１８）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１１８，９２５μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例１９）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１１８，９２５μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例２０）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１１８，９２５μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例２１）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１１８，９２５μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は実施例１と同様である。

（実施例２２）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、ＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、焼結後の単位面積当たりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

実施例１と同様にして、誘電体層、カップリング剤層、第１及び第２の導電性高分子層を形成した後、陽極体を、ドーパント剤としての２−ナフタレンスルホン酸を含む水溶液（濃度５重量％）中に浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

その後、実施例１と同様にして、第３の導電性高分子層形成以降の工程を行った。

本発明においては、本実施例のように、第２の導電性高分子層を形成する工程の後、ドーパント剤を含む溶液中に浸漬する工程を備えていてもよい。ドーパント剤を含む溶液中に浸漬する工程の後、第３の導電性高分子層を形成する。

第２の導電性高分子層を形成した後、ドーパント剤を含む溶液中に浸漬することにより、さらに静電容量が大きく、かつＥＳＲ及び漏れ電流がさらに小さい固体電解コンデンサを製造することができる。

（比較例１）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

比較例１は、上記実施例１に比べて、カップリング剤による表面処理を行わない点、および気相化学重合のみにより第１ポリピロール層を形成する点が異なり、他は同様にして固体電解コンデンサを完成させた。比較例１の製造工程は、図２に示す通りである。すなわち、比較例１では、誘電体層を形成した陽極体を、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した後（図２（ａ））、該溶液から取り出して乾燥させ、次に、ピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置（図２（ｂ））することにより、誘電体層上に、気相化学重合による第１のポリピロール層を形成した。なお、第２のポリピロール層（第３の導電性高分子層に対応）の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（比較例２）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例１と同様である。

（比較例３）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例１と同様である。

（比較例４）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例１と同様である。

（比較例５）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。比較例５は、上記実施例１に比べて、気相化学重合のみにより第１ポリピロール層を形成する点が異なり、他は同様にして固体電解コンデンサを完成させた。すなわち、比較例５では、誘電体層を形成したＴａ焼結体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。次に、ドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させ、次に、ピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置しておくことにより、誘電体層上に、気相化学重合による第１のポリピロール層を形成した。なお、第２のポリピロール層（第３の導電性高分子層）の形成以降の工程は実施例１と同様である。

（比較例６）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．８ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例５と同様である。

（比較例７）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．６ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例５と同様である。

（比較例８）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が５．４ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。なお、誘電体層形成以降の工程は比較例５と同様である。

（比較例９）
実施例１と同様のＴａ粉末を焼結し、焼結後のＣＶ値が１７１，７８９μＦ・Ｖ／ｇ、単位体積あたりの重量（密度）が６．０ｇ／ｃｍ^３となるＴａ焼結体を陽極体として使用した。

陽極体をリン酸水溶液中で陽極酸化し、誘電体層を形成する。誘電体層を形成した陽極体を、カップリング剤を含む水溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。

次に、カップリング剤層を形成した陽極体をドーパント剤を添加した酸化剤溶液に１０分間浸漬した後、該溶液から取り出した陽極体をピロール単量体１００質量％の液体の上方液面近くに６０分間配置することにより、誘電体層上に、ポリピロールを気相化学重合し、引き続いて、上記陽極体をピロール単量体１００質量％の液体に浸漬させてポリピロールを液相化学重合させ誘電体層上に第１のポリピロール層を形成した。

次に、陽極体を、ドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌ、なお、アルキル基の平均炭素数は約１８である。）と、ピロール単量体（濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ）とを含む水溶液に浸漬し、第１のポリピロール層を正極として該水溶液に通電することにより、第１のポリピロール層上に、電解化学重合による第２のポリピロール層を形成した。その後、洗浄し、乾燥してコンデンサ素子を完成させた。なお、銀層形成以降の工程は実施例１と同様である。

実施例１〜２２、及び比較例１〜９の製造方法の概要を表１に、上記製造方法で作製された各コンデンサの電気特性を表２に示す。なお、静電容量は１２０Ｈｚで、等価直列抵抗（ＥＳＲ）は１００ｋＨｚで測定した。ＣＶ値は２０％硫酸水溶液での液中静電容量を基準として測定した。

漏れ電流は、定格電圧を印加してから４０秒後の電流値で測定した。漏れ電流の値は、比較例１を１００とした相対値で表２に示す。

表１及び表２に示す結果から明らかなように、本発明に従う実施例１〜２２は、高い静
電容量を示している。

従って、本発明によれば、静電容量の大きい固体電解コンデンサを製造できることがわかる。

また、表１及び表２に示す結果から明らかなように、本発明によれば、大きな静電容量が得られると共に、ＥＳＲ及び漏れ電流の少なくとも一方が小さい固体電界コンデンサを製造できることがわかる。

図３は、実施例１及び７〜１３と、比較例１〜８における陽極体の単位体積当たりの重量（密度）と、静電容量との関係を示す図である。

図３から明らかなように、陽極体の密度が高くなるにつれて、実施例と比較例との静電容量の差が大きくなっていることがわかる。従って、陽極体の密度が高くなるにつれて、本発明の効果が顕著に表われていることがかわる。これは、陽極体の密度が増加し、焼結体である多孔質体の内部の孔（空隙）が小さくなるにしたがい、比較例の方法では、陽極体内部の孔（空隙）内に良好な導電性高分子層を形成するのが困難となる一方、本発明によれば、陽極体内部の孔（空隙）が小さくなっても、陽極体内部に均一で緻密な導電性高分子層を形成できることによるものと考えられる。

図４は、カップリング剤層を形成した後の陽極体を浸漬するピロール単量体の液体におけるピロール単量体濃度と、静電容量との関係を示す図である。実施例１〜６におけるピロール単量体濃度と静電容量との関係を示している。

図４から明らかなように、液相化学重合させるため浸漬する単量体を含む液体における単量体の濃度は、１重量％以上とすることが好ましく、さらには９０重量％以上とすることが好ましいことがわかる。

また、実施例１と実施例２２の比較から明らかなように、第２の導電性高分子層を気相化学重合により形成した後、ドーパント剤を含む溶液中に浸漬させ、第２の導電性高分子層の上にドーパント剤を付着させた後、第３の導電性高分子層を形成することにより、静電容量をさらに高めることができ、ＥＳＲ及び漏れ電流をさらに低減することができる。

１…陽極リード
２…陽極体
３…誘電体層
４ａ…第１の導電性高分子層
４ｂ…第２の導電性高分子層
４ｃ…第３の導電性高分子層
５…カーボン層
６…銀層
７…導電性接着剤層
８…陽極端子
９…陰極端子
１０…モールド樹脂外装体
１１…陽極体
１２…単量体を含む液体
１３…酸化剤溶液
１４…単量体を含む液体
１５…単量体を含む液体
１６…ドーパント剤を含む溶液

Claims (5)

1. 多孔質の陽極体を作製する工程と、
   前記陽極体の表面に誘電体層を形成する工程と、
   前記誘電体層を形成した前記陽極体を、導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬する工程と、
   前記導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬させた前記陽極体を、酸化剤溶液中に浸漬し、液相化学重合により前記単量体を重合させて、前記誘電体層上に第１の導電性高分子層を形成する工程と、
   前記第１の導電性高分子層を形成した前記陽極体を、導電性高分子の単量体の蒸気中に保持し、気相化学重合により前記単量体を重合させて、前記第１の導電性高分子層上に第２の導電性高分子層を形成する工程と、
   前記第２の導電性高分子層を形成した前記陽極体を、導電性高分子の単量体を含む液体中に浸漬し、電解重合により前記単量体を重合させて前記第２の導電性高分子層上に第３の導電性高分子層を形成する工程とを備え、
   前記第１の導電性高分子層を形成する工程において、前記単量体を含む液体中の単量体の濃度が、２０〜１００質量％の範囲内であることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 前記誘電体層を形成した後、前記誘電体層の上にカップリング剤層を形成する工程を備え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の製造方法。
3. 前記陽極体は、弁作用金属またはその合金からなる粉末を用いて作製され、前記粉末のＣＶ値が、１４５，０００μＦ・Ｖ／ｇ以上であ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の製造方法。
4. 前記陽極体の焼結後の密度が、５．０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. 前記第１の導電性高分子層を形成する工程において、前記単量体を含む液体中の単量体の濃度が、９０質量％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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