JPH06325984A - Solid electrolytic capacitor and manufacture thereof - Google Patents

Solid electrolytic capacitor and manufacture thereof

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JPH06325984A
JPH06325984A JP13408893A JP13408893A JPH06325984A JP H06325984 A JPH06325984 A JP H06325984A JP 13408893 A JP13408893 A JP 13408893A JP 13408893 A JP13408893 A JP 13408893A JP H06325984 A JPH06325984 A JP H06325984A
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pyrrole
electrolytic capacitor
electrolyte
solid electrolytic
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正春 佐藤
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石川  仁志
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Abstract

PURPOSE:To provide a reliable solid electrolytic capacitor having a small leak current and capable of breaking a current by using an electrolyte that is insulated when the overcurrent is carried. CONSTITUTION:A solid electrolytic capacitor has an electrolyte made of conductive polymer such that substituted pyrrole and pyrrole are copolymerized with a substituent of hydroxyl, acetyl or carboxyl. In a manufacturing step, as an example, after polypyrrole is formed on a surface of a molded body, on which an oxide film over a valve-action metal is used as a dielectric substance, the molded body is dipped in an alkali solution or acid anhydride of dicarbonyl compound.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は導電性高分子化合物を固
体電解質とする固体電解コンデンサおよびその製造方法
に関し、特にピロールと置換ピロールの共重合体を固体
電解質とする、漏れ電流が小さく信頼性に優れた固体電
解コンデンサおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte and a method for producing the same, and more particularly to a solid electrolyte comprising a copolymer of pyrrole and a substituted pyrrole, which has small leakage current and high reliability. To a solid electrolytic capacitor excellent in heat resistance and a method for manufacturing the same

【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、およ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
頼性に優れた大容量固体電解コンデンサへの要求が高ま
っており、このような要求に応えるための検討が行われ
ている。通常、固体電解コンデンサは、タンタルやアル
ミニウムなどの弁作用金属の多孔質成形体を第1の電極
(陽極)とし、その酸化皮膜を誘電体として二酸化マン
ガンや7,7’,8,8’−テトラシアノキノジメタン
錯塩などを第2の電極(陰極)の一部とする構造を有し
ている。この場合に、コンデンサの固体電解質には多孔
質成形体内部の誘電体全面と電極リード間を電気的に接
続する機能と、誘電体皮膜の欠陥に起因する電気的短絡
を修復する機能とが必要とされている。最近、高分子の
分野においても新しい材料の開発が進み、その結果、ポ
リピロールやポリアニリンなどの共役系高分子に電子受
容性化合物をドーピングした導電性高分子が得られてい
る。また、その用途の一つとして、これらの導電性高分
子を固体電解質とする固体電解コンデンサも提案されて
いる。特公平4−56445号公報にはポリピロールも
しくはそのアルキル置換体を固体電解質とするコンデン
サが記載されており、高温加熱することなく電解質を形
成できるために漏れ電流が小さい、高耐電圧である等の
特徴となることが示されている。また、上記公報にはポ
リピロールのアルキル置換体としてN−メチルピロー
ル、N−エチルピロール等の重合体が示されているが、
これらのポリピロールの特性の違いについてはなんら記
載されていない。
2. Description of the Related Art With the progress of science and technology, miniaturization of electronic devices and improvement of reliability are required. Regarding capacitors, there is an increasing demand for large-capacity solid electrolytic capacitors having excellent characteristics up to a high frequency range and having excellent reliability, and studies are being made to meet such demand. Normally, a solid electrolytic capacitor uses a porous molded body of a valve action metal such as tantalum or aluminum as a first electrode (anode), and uses its oxide film as a dielectric material for manganese dioxide or 7,7 ', 8,8'-. It has a structure in which a tetracyanoquinodimethane complex salt or the like is used as a part of the second electrode (cathode). In this case, the solid electrolyte of the capacitor is required to have a function of electrically connecting the entire surface of the dielectric inside the porous molded body and the electrode leads and a function of repairing an electrical short circuit caused by a defect in the dielectric film. It is said that. Recently, new materials have been developed also in the field of polymers, and as a result, conductive polymers obtained by doping a conjugated polymer such as polypyrrole or polyaniline with an electron-accepting compound have been obtained. Further, as one of its uses, a solid electrolytic capacitor using these conductive polymers as a solid electrolyte has been proposed. Japanese Patent Publication No. 4-56445 describes a capacitor using polypyrrole or an alkyl-substituted polypyrrole as a solid electrolyte. Since the electrolyte can be formed without heating at a high temperature, the leakage current is small and the withstand voltage is high. It has been shown to be a feature. Further, although polymers such as N-methylpyrrole and N-ethylpyrrole are shown as alkyl-substituted polypyrrole in the above publication,
No mention is made of any differences in the properties of these polypyrroles.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の二酸化マンガン
を電解質とする固体電解コンデンサでは、電解質の抵抗
が大きいために高周波特性が不十分であり、7,7’,
8,8’−テトラシアノキノジメタン錯塩を電解質とす
るものでは融点が低いためにハンダ耐熱性がないという
問題点があった。また、導電性高分子を電解質とする固
体電解コンデンサでは、固体電解質の導電率が高く、耐
熱性も充分であるが、逆に、誘電体皮膜に欠陥が発生し
た場合には過電流が流れ続けるため信頼性に欠けるとい
う問題点があった。この問題点を解決するために、再化
成を繰り返して欠陥部の修復を行うことが考えられる
が、この場合には形成した導電性高分子を再度電解液に
浸漬し、電圧を印加するために導電性高分子の酸化が進
行し、特性が損なわれる。上記のような理由により、電
解質の抵抗が小さく耐熱性も充分で、誘電体皮膜に欠陥
が発生した場合にも過電流が流れない信頼性にも優れた
固体電解コンデンサを安定して得ることが困難であると
いう課題があった。
In the conventional solid electrolytic capacitor using manganese dioxide as an electrolyte, the high frequency characteristics are insufficient due to the high resistance of the electrolyte.
In the case of using 8,8'-tetracyanoquinodimethane complex salt as an electrolyte, there is a problem in that it has no solder heat resistance because of its low melting point. Further, in a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer as an electrolyte, the solid electrolyte has a high conductivity and sufficient heat resistance, but conversely, when a defect occurs in the dielectric film, an overcurrent continues to flow. Therefore, there was a problem of lack of reliability. In order to solve this problem, it is conceivable to repeat the re-formation to repair the defective portion, but in this case, the formed conductive polymer is immersed again in the electrolytic solution to apply a voltage. Oxidation of the conductive polymer proceeds and the characteristics are impaired. Due to the above reasons, it is possible to stably obtain a solid electrolytic capacitor which has a low resistance of the electrolyte, a sufficient heat resistance, does not flow an overcurrent even when a defect occurs in the dielectric film, and has excellent reliability. There was a problem that it was difficult.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するために種々の検討を行った。その結果、特
定のポリピロール共重合体を電解質とする固体電解コン
デンサは電解質の導電率が高いために高周波特性に優
れ、過電流が流れた場合にもそれを低減できることを見
い出し、本発明に至った。すなわち本発明は、電子受容
性化合物でドーピングされた置換ピロールとピロールの
共重合体化合物を電解質とする固体電解コンデンサであ
って、前記置換ピロールの置換基が水酸基、アセチル基
またはカルボキシル基であることを特徴とする固体電解
コンデンサである。またその製造方法は、電子受容性化
合物でドーピングされた水酸基置換ピロールまたはアセ
チル基置換ピロールとピロールとの共重合体化合物を電
解質とする固体電解コンデンサの製造方法であって、弁
作用金属の酸化皮膜を誘電体とする成形体に、固体電解
質層としてポリピロールを形成した後、アルカリ水溶液
もしくはジカルボニル化合物の酸無水物の溶液に浸漬
し、必要に応じて再ドープする工程を含むことを特徴と
するか、あるいは電子受容性化合物でドーピングされた
アセチル基置換ピロールまたはカルボキシル基置換ピロ
ールとピロールとの共重合体化合物を電解質とする固体
電解コンデンサの製造方法であって、弁作用金属の酸化
皮膜を誘電体とする成形体に、N−アセチルピロールま
たはピロール−β−カルボン酸とピロールをモノマーと
して酸化カチオン重合させる工程を含むことを特徴とす
る。
The present inventors have conducted various studies to solve the above problems. As a result, they have found that a solid electrolytic capacitor using a specific polypyrrole copolymer as an electrolyte has excellent high frequency characteristics due to the high conductivity of the electrolyte, and that it can be reduced even when an overcurrent flows, leading to the present invention. . That is, the present invention is a solid electrolytic capacitor having a substituted pyrrole and a pyrrole copolymer compound doped with an electron-accepting compound as an electrolyte, wherein the substituent of the substituted pyrrole is a hydroxyl group, an acetyl group or a carboxyl group. Is a solid electrolytic capacitor. In addition, the production method is a method for producing a solid electrolytic capacitor using a hydroxyl-substituted pyrrole doped with an electron-accepting compound or a copolymer compound of an acetyl-substituted pyrrole and pyrrole as an electrolyte, and an oxide film of a valve metal. In a molded body having a dielectric as a solid electrolyte layer, after forming polypyrrole as a solid electrolyte layer, it is immersed in an alkaline aqueous solution or a solution of an acid anhydride of a dicarbonyl compound, and re-doping as required. Alternatively, a method for producing a solid electrolytic capacitor using, as an electrolyte, an acetyl group-substituted pyrrole doped with an electron-accepting compound or a carboxyl group-substituted pyrrole-pyrrole copolymer compound is used. The molded body to be formed is N-acetylpyrrole or pyrrole-β-carboxylic acid and pillow. The characterized in that it comprises a step of oxidizing cationic polymerization as a monomer.

【0005】本発明において、電子受容性化合物はポリ
ピロールのドーパントとして用いられるルイス酸化合物
で、例えばCl-,Br-,I-等のハロゲンイオン、H
SO4 -,R-SO4 -(Rはアルキル基またはアルケニル
基)などの硫酸化合物、ベンゼンスルホン酸アニオン,
p−トルエンスルホン酸アニオン,ナフタレンスルホン
酸アニオン,ブチルナフタレンスルホン酸アニオン,ド
デシルベンゼンスルホン酸アニオン等の芳香族スルホン
酸アニオン、HNO3 -、H2PO4 -、CH3COO-等が
挙げられる。本発明では固体電解質を構成する共重合体
化合物の共重合比は特に限定されず、ホモポリマーでは
なく共重合体であれば効果がある。これらはNMRスペ
クトル、IRスペクトル、ESCA等の高分子の分子構
造解析法として従来公知の方法で確認できる。
In the present invention, the electron-accepting compound is poly
Lewis acid compound used as a dopant for pyrrole
And, for example, Cl-, Br-, I-Halogen ion such as H
SOFour -, R-SOFour -(R is an alkyl group or alkenyl
Group) sulfuric acid compound, benzene sulfonate anion,
p-toluenesulfonic acid anion, naphthalene sulfone
Acid anion, butylnaphthalene sulfonate anion, do
Aromatic sulfones such as decylbenzene sulfonate anion
Acid anion, HNO3 -, H2POFour -, CH3COO-Etc.
Can be mentioned. In the present invention, the copolymer constituting the solid electrolyte
The copolymerization ratio of the compound is not particularly limited, and in the homopolymer
If it is a copolymer, it is effective. These are the NMR spectra.
Molecular structure of polymers such as cuttle, IR spectrum, ESCA
It can be confirmed by a conventionally known method as a manufacturing analysis method.

【0006】本発明において水酸基で置換されたピロー
ルは、3−ヒドロキシピロール、3,4−ジヒドロキシ
ピロール等が挙げられ、アセチル基で置換されたピロー
ルは、3−アセチルピロール、3,4−ジアセチルピロ
ール、N−アセチルピロール等が挙げられる。また、カ
ルボキシル基で置換されたピロールは、3−カルボキシ
ルピロール、3,4−ジカルボキシルピロール、N−カ
ルボキシルピロール等が挙げられる。
Examples of the pyrrole substituted with a hydroxyl group in the present invention include 3-hydroxypyrrole and 3,4-dihydroxypyrrole, and the pyrrole substituted with an acetyl group includes 3-acetylpyrrole and 3,4-diacetylpyrrole. , N-acetylpyrrole and the like. Examples of the pyrrole substituted with a carboxyl group include 3-carboxypyrrole, 3,4-dicarboxypyrrole and N-carboxypyrrole.

【0007】本発明で、水酸基置換ピロールとピロール
の共重合体を電解質とする固体電解コンデンサは、弁作
用金属の酸化皮膜を誘電体とする成形体に、固体電解質
層としてポリピロールを形成した後、アルカリ水溶液に
浸漬し、必要に応じて再ドープして製造される。本発明
においてポリピロールの形成方法は特に限定されず、ピ
ロールをモノマーとする電解重合法や、Fe3+などの高
価数の遷移金属カチオンの塩を酸化剤とする酸化カチオ
ン重合などの従来公知の方法で行われる。本発明ではア
ルカリ水溶液はアルカリ性であればその種類やpHは特
に限定されず、一般のアンモニア水、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムなどの水溶液が使用される。また、
浸漬方法、浸漬時間および温度も特に限定されない。
In the present invention, a solid electrolytic capacitor having a copolymer of a hydroxyl-substituted pyrrole and a pyrrole as an electrolyte, a polypyrrole as a solid electrolyte layer is formed on a molded body having an oxide film of a valve metal as a dielectric, It is manufactured by immersing in an alkaline aqueous solution and re-doping as necessary. In the present invention, the method for forming polypyrrole is not particularly limited, and a conventionally known method such as electrolytic polymerization using pyrrole as a monomer or oxidative cation polymerization using a salt of a transition metal cation of a high number such as Fe 3+ as an oxidizing agent is used. Done in. In the present invention, the type and pH of the alkaline aqueous solution are not particularly limited as long as it is alkaline, and general aqueous solutions of ammonia water, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like are used. Also,
The dipping method, dipping time and temperature are also not particularly limited.

【0008】本発明のアセチル基置換ピロールとピロー
ルの共重合体化合物を電解質とする固体電解コンデンサ
は、弁作用金属の酸化皮膜を誘電体とする成形体に、固
体電解質層としてポリピロールを形成した後、ジカルボ
ニル化合物の酸無水物の溶液に浸漬し、必要に応じて再
ドープして製造される。この方法においてもポリピロー
ルの形成方法は特に限定されず、ピロールをモノマーと
する電解重合法や、Fe3+などの高価数の遷移金属カチ
オンの塩を酸化剤とする酸化カチオン重合などの従来公
知の方法で行われる。ジカルボニル化合物の酸無水物と
しては無水酢酸が挙げられるが、特に限定されない。ま
た、浸漬方法および浸漬時間、温度も特に限定されな
い。
A solid electrolytic capacitor using the copolymer compound of acetyl group-substituted pyrrole and pyrrole of the present invention as an electrolyte is obtained by forming polypyrrole as a solid electrolyte layer on a molded body having an oxide film of a valve metal as a dielectric. It is manufactured by immersing it in a solution of an acid anhydride of a dicarbonyl compound and re-doping as necessary. Also in this method, the method of forming polypyrrole is not particularly limited, and conventionally known methods such as electrolytic polymerization using pyrrole as a monomer and oxidative cation polymerization using an expensive salt of a transition metal cation such as Fe 3+ as an oxidizing agent. Done in a way. Examples of the acid anhydride of the dicarbonyl compound include acetic anhydride, but are not particularly limited. Further, the dipping method, the dipping time, and the temperature are not particularly limited.

【0009】本発明で、N−アセチルピロールとピロー
ルの共重合体化合物を電解質とする固体電解コンデンサ
は、弁作用金属の酸化皮膜を誘電体とする成形体に、ピ
ロールとN−アセチルピロールをモノマーとして酸化カ
チオン重合して製造される。酸化カチオン化剤としては
特に限定されないが、従来よりピロールの重合に使われ
るFe3+、Cu2+などの高価数の遷移金属カチオンの塩
が使用できる。このような酸化カチオン化剤としては、
ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄、ブチルナフタレン
スルホン酸第二鉄、ドデシルベンゼンスルホン酸第二
銅、ブチルナフタレンスルホン酸第二銅などがある。反
応はメタノールなどの有機溶媒や水を用いてモノマーと
酸化カチオン化剤を混合することによって進行する。反
応によってN−アセチルピロールとピロールの共重合体
が誘電体の表面に形成されるが、本発明では必要に応じ
てメタノールや純水などで洗浄する。また、上記の重合
を繰り返して行うこともできる。
In the present invention, a solid electrolytic capacitor having a copolymer compound of N-acetylpyrrole and pyrrole as an electrolyte is a molded body having an oxide film of a valve metal as a dielectric, and a pyrrole and N-acetylpyrrole as monomers. Is produced by oxidative cation polymerization. The oxidizing cationizing agent is not particularly limited, but a salt of an expensive number of transition metal cations such as Fe 3+ and Cu 2+ which are conventionally used for the polymerization of pyrrole can be used. As such an oxidizing cationizing agent,
Examples include ferric dodecylbenzene sulfonate, ferric butyl naphthalene sulfonate, cupric dodecyl benzene sulfonate, cupric butyl naphthalene sulfonate, and the like. The reaction proceeds by mixing the monomer and the oxidizing cationizing agent with an organic solvent such as methanol or water. A copolymer of N-acetylpyrrole and pyrrole is formed on the surface of the dielectric by the reaction, but in the present invention, it is washed with methanol or pure water as necessary. Further, the above polymerization can be repeated.

【0010】本発明で、カルボキシル基置換ピロールと
ピロールの共重合体化合物を電解質とする固体電解コン
デンサは、弁作用金属の酸化皮膜を誘電体とする成形体
に、ピロールとピロール−β−カルボン酸をモノマーと
して酸化カチオン重合して製造される。酸化カチオン化
剤としては特に限定されないが、従来よりピロールの重
合に使われるFe3+、Cu2+などの高価数の遷移金属カ
チオンの塩が使用できる。このような酸化カチオン化剤
としては、ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄、ブチル
ナフタレンスルホン酸第二鉄、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸第二銅、ブチルナフタレンスルホン酸第二銅などが
ある。反応はメタノールなどの有機溶媒や水を用いてモ
ノマーと酸化カチオン化剤を混合することによって進行
する。反応によってカルボキシル基置換ピロールとピロ
ールの共重合体が誘電体の表面に形成されるが、本発明
では必要に応じてメタノールや純水などで洗浄する。ま
た、上記の重合を繰り返して行うこともできる。
In the present invention, a solid electrolytic capacitor having a carboxyl group-substituted pyrrole and a pyrrole copolymer compound as an electrolyte is a molded body having an oxide film of a valve metal as a dielectric, and a pyrrole and a pyrrole-β-carboxylic acid. Is produced by oxidative cation polymerization using as a monomer. The oxidizing cationizing agent is not particularly limited, but a salt of an expensive number of transition metal cations such as Fe 3+ and Cu 2+ which are conventionally used for the polymerization of pyrrole can be used. Examples of the oxidizing cationizing agent include ferric dodecylbenzene sulfonate, ferric butylnaphthalene sulfonate, cupric dodecylbenzene sulfonate, cupric butyl naphthalene sulfonate, and the like. The reaction proceeds by mixing the monomer and the oxidizing cationizing agent with an organic solvent such as methanol or water. A copolymer of carboxyl group-substituted pyrrole and pyrrole is formed on the surface of the dielectric by the reaction, but in the present invention, it is washed with methanol, pure water or the like as necessary. Further, the above polymerization can be repeated.

【0011】本発明の電子受容性化合物でドーピングさ
れた水酸基置換ピロールとピロールの共重合体化合物、
アセチル基置換ピロールとピロールの共重合体化合物、
およびカルボキシル基置換ピロールとピロールの共重合
体化合物を電解質とする固体電解コンデンサは、ポリピ
ロールのホモポリマーを電解質とするものに比べて漏れ
電流が小さく、耐電圧も高い。これは本発明のコンデン
サでは誘電体皮膜の欠陥部などに電流が集中し、発熱し
た場合に共重合体の一方の成分である水酸基置換ピロー
ル、アセチル基置換ピロールおよびカルボキシル基置換
ピロールが何らかの反応を起こし、その部分の導電率が
低下するためと考えられるが、詳細は不明である。本発
明者らの検討によれば、ポリピロールおよびポリアルキ
ルピロールのホモポリマーを電解質とする固体電解コン
デンサでも電圧を印加すると経時的に電流が低下する現
象が認められ、電流の集中による欠陥部の絶縁化が起こ
ると予想されるが、その程度は本発明の水酸基置換ピロ
ールとピロールの共重合体化合物、アセチル基置換ピロ
ールとピロールの共重合体化合物およびカルボキシル基
置換ピロールとピロールの共重合体化合物を電解質とす
るコンデンサに比べて小さかった。
Copolymer compounds of hydroxyl-substituted pyrrole and pyrrole doped with the electron-accepting compound of the present invention,
Copolymer compound of acetyl group-substituted pyrrole and pyrrole,
In addition, the solid electrolytic capacitor using a carboxyl group-substituted pyrrole and a pyrrole copolymer compound as an electrolyte has a smaller leakage current and a higher withstand voltage than those using a polypyrrole homopolymer as an electrolyte. This is because in the capacitor of the present invention, when a current is concentrated in a defective portion of the dielectric film and heat is generated, one component of the copolymer, hydroxyl-substituted pyrrole, acetyl-substituted pyrrole, and carboxyl-substituted pyrrole undergoes some reaction. It is thought that this is because the electrical conductivity at that portion is lowered, but the details are unknown. According to the study conducted by the present inventors, even in a solid electrolytic capacitor using a homopolymer of polypyrrole and polyalkylpyrrole as an electrolyte, a phenomenon in which the current decreases with time when a voltage is applied is observed, and insulation of a defective portion due to concentration of current is observed. Is expected to occur, the degree of the hydroxyl group-substituted pyrrole and pyrrole copolymer compound of the present invention, acetyl group-substituted pyrrole and pyrrole copolymer compound and carboxyl group-substituted pyrrole and pyrrole copolymer compound It was smaller than the capacitor used as the electrolyte.

【0012】本発明では以上述べた導電性高分子を電解
質層として形成した後、銀ペーストおよびカーボンペー
ストを用いて従来公知の方法で電極リードを取り付け、
さらに必要に応じてモールドを行い、固体電解コンデン
サとして完成する。
In the present invention, after forming the conductive polymer described above as an electrolyte layer, an electrode lead is attached by a conventionally known method using a silver paste and a carbon paste,
Further, molding is performed as necessary to complete a solid electrolytic capacitor.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例1 −75℃に保ったガラス製容器中にドデシルベンゼンス
ルホン酸第二鉄の35wt%メタノール溶液を入れ、攪
拌しながら溶液中のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄
のモル数に対して3倍量のモル数のピロールを滴下して
ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄とピロールの混合溶
液を作成した。次に、長さ3mm×2mm×2.5mm
の直方体状のタンタル微粉焼結体ペレットを0.05w
t%のリン酸水溶液中、100Vで陽極酸化し、洗浄お
よび乾燥して電解液中で10μFの容量を示すペレット
を得た。このペレットを前記−75℃のドデシルベンゼ
ンスルホン酸第二鉄/ピロールの混合溶液に浸漬した。
60秒後、ペレットを取り出し、空気中25℃で30分
保持してピロールを重合させ、メタノール洗浄および乾
燥してドデシルベンゼンスルホン酸アニオンでドーピン
グされたポリピロールが充填したタンタルペレット試料
が得られた。この試料を0.1mol%のアンモニア水
溶液に浸漬し、室温で30分保持した。次にメタノール
で洗浄し、60℃で減圧乾燥した。アンモニア水溶液で
処理する前後でX線光電子スペクトルを測定し、そのC
1sスペクトルをピーク分離したところ、アンモニア水
溶液処理後ではポリピロールの主鎖のピロール環全体の
うち3%が水酸化ピロールに変化したことがわかった。
さらに、アンモニア水処理した試料から銀ペーストを用
いてリードを引き出し、固体電解コンデンサを完成させ
た。このコンデンサに35V印加して60秒後の電流値
を測定したところ20nAであり、規格値の1/10以
下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇したところ、
88Vで破壊した。この耐電圧値は同じタンタルペレッ
トで作成した二酸化マンガンを電解質とするコンデンサ
に比べて2倍以上であった。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. Example 1 A 35 wt% solution of ferric dodecylbenzene sulfonate in methanol was placed in a glass container kept at -75 ° C., and stirred three times with respect to the number of moles of ferric dodecylbenzene sulfonate in the solution. A mixed solution of ferric dodecylbenzene sulfonate and pyrrole was prepared by dropping a certain number of moles of pyrrole. Next, length 3mm x 2mm x 2.5mm
0.05w of rectangular parallelepiped tantalum fine powder pellets
Anodic oxidation was carried out at 100 V in a t% aqueous phosphoric acid solution, followed by washing and drying to obtain pellets having a capacity of 10 μF in the electrolytic solution. The pellets were immersed in the mixed solution of ferric dodecylbenzene sulfonate / pyrrole at -75 ° C.
After 60 seconds, the pellets were removed and kept in air at 25 ° C for 30 minutes to polymerize the pyrrole, washed with methanol and dried to obtain a sample of tantalum pellets filled with polypyrrole doped with dodecylbenzene sulfonate anion. This sample was immersed in a 0.1 mol% aqueous ammonia solution and kept at room temperature for 30 minutes. Next, it was washed with methanol and dried under reduced pressure at 60 ° C. The X-ray photoelectron spectrum was measured before and after the treatment with the aqueous ammonia solution, and the C
When the 1s spectrum was subjected to peak separation, it was found that 3% of the whole pyrrole ring of the main chain of polypyrrole was converted to hydroxylated pyrrole after the treatment with the aqueous ammonia solution.
Furthermore, a lead was drawn out from the sample treated with ammonia water using a silver paste to complete a solid electrolytic capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 20 nA, which was 1/10 or less of the standard value. Also, when the voltage was raised at 1 V / min,
Destroyed at 88V. This withstand voltage value was more than twice as high as that of a capacitor using the same tantalum pellet and containing manganese dioxide as an electrolyte.

【0014】比較例1 実施例1のポリピロールの充填したタンタルペレット試
料を用い、そのまま銀ペーストを用いてリードを引き出
して、ポリピロールを電解質とする固体電解コンデンサ
を完成させた。このコンデンサに35Vを印加して60
秒後の電流値を測定したところ60nAであり、規格値
以下ではあったものの、実施例1の水酸基置換ピロール
とピロールの共重合体を電解質とする場合に比べて大き
かった。また、毎分1Vで電圧を上昇したところ、55
Vで破壊した。これも同じタンタルペレットを用いて作
成した二酸化マンガンを電解質とするコンデンサに比べ
ると低いが、実施例1の水酸基置換ピロールとピロール
の共重合体を電解質とする場合に比べると劣っていた。
Comparative Example 1 Using the sample of tantalum pellets filled with polypyrrole of Example 1, the lead was pulled out using the silver paste as it was, and a solid electrolytic capacitor using polypyrrole as an electrolyte was completed. Apply 35V to this capacitor and 60
When the current value after a second was measured, it was 60 nA, which was lower than the standard value, but higher than that in the case of using the hydroxyl-substituted pyrrole-pyrrole copolymer of Example 1 as the electrolyte. Also, when the voltage was raised at 1 V / min, 55
Destroyed with V. This is also lower than the capacitor using the same tantalum pellet and using manganese dioxide as the electrolyte, but was inferior to the case where the copolymer of the hydroxyl-substituted pyrrole and pyrrole of Example 1 was used as the electrolyte.

【0015】実施例2 実施例1のポリピロールの充填したタンタルペレット試
料を用い、0.1mol%の無水酢酸水溶液に浸漬し、
室温で30分保持した。次にメタノールで洗浄し、60
℃で減圧乾燥した。無水酢酸水溶液で処理する前後でX
線光電子スペクトルを測定し、そのC1sスペクトルを
ピーク分離したところ、処理後ではポリピロールの主鎖
のピロール環全体のうち3%がアセチルピロールに変化
したことがわかった。さらに、処理した試料から銀ペー
ストを用いてリードを引き出し、固体電解コンデンサを
完成させた。このコンデンサに35V印加して60秒後
の電流値を測定したところ18nAであり、規格値の1
/10以下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇した
ところ、86Vで破壊した。この耐電圧値は同じタンタ
ルペレットで作成した二酸化マンガンを電解質とするコ
ンデンサに比べて2倍以上であった。
Example 2 Using the sample of tantalum pellets filled with the polypyrrole of Example 1, the sample was immersed in a 0.1 mol% acetic anhydride aqueous solution,
Hold for 30 minutes at room temperature. Then wash with methanol, 60
It was dried under reduced pressure at ℃. X before and after treatment with acetic anhydride solution
When the line photoelectron spectrum was measured and the C1s spectrum was subjected to peak separation, it was found that 3% of the whole pyrrole ring of the main chain of polypyrrole was changed to acetylpyrrole after the treatment. Furthermore, a lead was pulled out from the treated sample using silver paste to complete a solid electrolytic capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 18 nA, which was 1 of the standard value.
It was / 10 or less. Moreover, when the voltage was increased at 1 V / min, it was broken at 86 V. This withstand voltage value was more than twice as high as that of a capacitor using the same tantalum pellet and containing manganese dioxide as an electrolyte.

【0016】実施例3 実施例1の直方体状のタンタル微粉焼結体ペレットを陽
極酸化して誘電体層を形成したペレットを25wt%の
ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄のメタノール溶液に
浸漬した。2分後、このペレットを取り出し、直ちに
0.01MのN−アセチルピロールと0.1Mのピロー
ルの水溶液に浸漬し、1時間保持した。次にペレットを
メタノール洗浄および乾燥して、表面に形成したポリマ
ーの一部についてX線光電子スペクトルを測定し、その
C1sスペクトルをピーク分離したところ、得られたペ
レットはドデシルベンゼンスルホン酸アニオンをドーパ
ントとするN−アセチルピロールとピロールの共重合体
が充填されたものであり、その共重合比は10:90で
あることがわかった。さらに、得られた試料から銀ペー
ストを用いてリードを引き出し、固体電解コンデンサを
完成させた。このコンデンサに35V印加して60秒後
の電流値を測定したところ18nAであり、規格値の1
/10以下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇した
ところ、85Vで破壊した。この耐電圧値は同じタンタ
ルペレットで作成した二酸化マンガンを電解質とするコ
ンデンサに比べて2倍以上であった。
Example 3 The rectangular parallelepiped tantalum fine powder pellets of Example 1 were anodized to form a dielectric layer. The pellets were immersed in 25 wt% ferric dodecylbenzene sulfonate in methanol. After 2 minutes, the pellets were taken out, immediately immersed in an aqueous solution of 0.01 M N-acetylpyrrole and 0.1 M pyrrole, and kept for 1 hour. Next, the pellet was washed with methanol and dried, X-ray photoelectron spectrum was measured for a part of the polymer formed on the surface, and the C1s spectrum was peak-separated. The obtained pellet had dodecylbenzenesulfonate anion as a dopant. It was found that the copolymer of N-acetylpyrrole and pyrrole was filled in, and the copolymerization ratio was 10:90. Furthermore, a lead was drawn from the obtained sample by using a silver paste to complete a solid electrolytic capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 18 nA, which was 1 of the standard value.
It was / 10 or less. Further, when the voltage was increased at 1 V / min, it was broken at 85 V. This withstand voltage value was more than twice as high as that of a capacitor using the same tantalum pellet and containing manganese dioxide as an electrolyte.

【0017】実施例4 実施例1の直方体状のタンタル微粉焼結体ペレットを陽
極酸化して誘電体層を形成したペレットを25wt%の
ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄のメタノール溶液に
浸漬した。2分後、このペレットを取り出し、直ちに
0.01Mのピロール−β−カルボン酸と0.1Mのピ
ロールの水溶液に浸漬し、1時間保持した。次にペレッ
トをメタノール洗浄および乾燥して、表面に形成したポ
リマーの一部についてX線光電子スペクトルを測定し、
そのC1sスペクトルをピーク分離したところ、得られ
たペレットはドデシルベンゼンスルホン酸アニオンをド
ーパントとするピロール−β−カルボン酸とピロールの
共重合体が充填されたものであり、その共重合比は1
0:90であることがわかった。さらに、試料から銀ペ
ーストを用いてリードを引き出し、固体電解コンデンサ
を完成させた。このコンデンサに35V印加して60秒
後の電流値を測定したところ19nAであり、規格値の
1/10以下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇し
たところ、89Vで破壊した。この耐電圧値は同じタン
タルペレットで作成した二酸化マンガンを電解質とする
コンデンサに比べて2倍以上であった。
Example 4 The rectangular parallelepiped tantalum fine powder sintered body pellets obtained in Example 1 were anodized to form a dielectric layer. The pellets were immersed in 25 wt% ferric dodecylbenzene sulfonate in methanol. Two minutes later, the pellets were taken out, immediately immersed in an aqueous solution of 0.01 M pyrrole-β-carboxylic acid and 0.1 M pyrrole, and held for 1 hour. Next, the pellet was washed with methanol and dried to measure an X-ray photoelectron spectrum of a part of the polymer formed on the surface,
When the C1s spectrum was subjected to peak separation, the obtained pellets were filled with a copolymer of pyrrole-β-carboxylic acid and pyrrole having a dodecylbenzenesulfonate anion as a dopant, and the copolymerization ratio was 1
It was found to be 0:90. Furthermore, a lead was pulled out from the sample using silver paste to complete a solid electrolytic capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 19 nA, which was 1/10 or less of the standard value. Moreover, when the voltage was increased at 1 V / min, the device was broken at 89 V. This withstand voltage value was more than twice as high as that of a capacitor using the same tantalum pellet and containing manganese dioxide as an electrolyte.

【0018】実施例5 実施例1の直方体状のタンタル微粉焼結体ペレットを陽
極酸化して誘電体層を形成したペレットを25wt%の
ドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄のメタノール溶液に
浸漬した。2分後、このペレットを取り出し、直ちに
0.1Mのピロール水溶液に浸漬して1時間保持してピ
ロールを重合させ、メタノール洗浄および乾燥してドデ
シルベンゼンスルホン酸アニオンでドーピングされたポ
リピロールが充填したタンタルペレット試料が得られ
た。この試料を実施例1と同様にアンモニア水処理し、
実施例1の方法でリードを引き出してコンデンサを完成
させた。このコンデンサに35V印加して60秒後の電
流値を測定したところ20nAであり、規格値の1/1
0以下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇したとこ
ろ、88Vで破壊した。この耐電圧値は同じタンタルペ
レットで作成した二酸化マンガンを電解質とするコンデ
ンサに比べて2倍以上であった。
Example 5 The rectangular parallelepiped tantalum fine powder pellets obtained in Example 1 were anodized to form a dielectric layer. The pellets were immersed in 25 wt% ferric dodecylbenzene sulfonate in methanol. After 2 minutes, the pellets were taken out, immediately immersed in a 0.1 M aqueous solution of pyrrole and kept for 1 hour to polymerize the pyrrole, washed with methanol and dried, and tantalum filled with polypyrrole doped with dodecylbenzenesulfonate anion. A pellet sample was obtained. This sample was treated with ammonia water in the same manner as in Example 1,
Leads were drawn out by the method of Example 1 to complete a capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 20 nA, which was 1/1 of the standard value.
It was 0 or less. Moreover, when the voltage was raised at 1 V / min, it was broken at 88 V. This withstand voltage value was more than twice as high as that of a capacitor using the same tantalum pellet and containing manganese dioxide as an electrolyte.

【0019】実施例6 実施例1のタンタル微粉焼結体に代えてエッチングによ
って表面積を12倍に拡大した膜厚50μm、1辺1c
mの正方形のアルミニウム箔を使用し、実施例1と同様
の方法で陽極酸化、洗浄および乾燥し、実施例1のドデ
シルベンゼンスルホン酸第二鉄とピロールとの混合溶液
に浸漬し、空気中25℃で1時間保ったところ、表面が
ドデシルベンゼンスルホン酸アニオンをドーパントとす
るポリピロールで被覆されたアルミニウム箔が得られ
た。この試料を実施例1と同様にアンモニア水処理し、
実施例1の方法でリードを引き出してコンデンサを完成
させた。このコンデンサに35V印加して60秒後の電
流値を測定したところ30nAであり、規格値の1/5
以下であった。また、毎分1Vで電圧を上昇したとこ
ろ、このコンデンサは50Vまで絶縁破壊しない高い耐
電圧を有するものであることがわかった。
Example 6 Instead of the tantalum fine powder sintered body of Example 1, the surface area was increased 12 times by etching, and the film thickness was 50 μm and one side was 1 c.
m square aluminum foil was used, anodized, washed and dried in the same manner as in Example 1, immersed in the mixed solution of ferric dodecylbenzene sulfonate of Example 1 and pyrrole, and dried in air 25 When kept at 0 ° C. for 1 hour, an aluminum foil whose surface was coated with polypyrrole having a dodecylbenzene sulfonate anion as a dopant was obtained. This sample was treated with ammonia water in the same manner as in Example 1,
Leads were drawn out by the method of Example 1 to complete a capacitor. When 35 V was applied to this capacitor and the current value after 60 seconds was measured, it was 30 nA, which was 1/5 of the standard value.
It was below. When the voltage was increased at 1 V / min, it was found that this capacitor had a high withstand voltage that did not cause dielectric breakdown up to 50 V.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
周波特性に優れ、過電流が流れた場合にもそれを低減で
きる信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供でき、そ
の効果は大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor excellent in high frequency characteristics and capable of reducing an overcurrent even when it flows, and its effect is large. is there.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子受容性化合物でドーピングされた置
換ピロールとピロールの共重合体化合物を電解質とする
固体電解コンデンサであって、前記置換ピロールの置換
基が水酸基、アセチル基またはカルボキシル基であるこ
とを特徴とする固体電解コンデンサ。
1. A solid electrolytic capacitor using a substituted pyrrole-pyrrole copolymer compound doped with an electron-accepting compound as an electrolyte, wherein the substituent of the substituted pyrrole is a hydroxyl group, an acetyl group or a carboxyl group. Solid electrolytic capacitor characterized by.
【請求項2】 電子受容性化合物でドーピングされた水
酸基置換ピロールまたはアセチル基置換ピロールとピロ
ールとの共重合体化合物を電解質とする固体電解コンデ
ンサの製造方法であって、弁作用金属の酸化皮膜を誘電
体とする成形体に、固体電解質層としてポリピロールを
形成した後、アルカリ水溶液もしくはジカルボニル化合
物の酸無水物の溶液に浸漬し、必要に応じて再ドープす
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。
2. A method for producing a solid electrolytic capacitor using, as an electrolyte, a hydroxyl-substituted pyrrole doped with an electron-accepting compound or a copolymer compound of an acetyl-substituted pyrrole and a pyrrole, wherein an oxide film of a valve metal is formed. In the molded body as a dielectric, after forming polypyrrole as a solid electrolyte layer, it is immersed in an alkaline aqueous solution or a solution of an acid anhydride of a dicarbonyl compound, and a solid comprising a step of re-doping as required. Method of manufacturing electrolytic capacitor.
【請求項3】 電子受容性化合物でドーピングされたア
セチル基置換ピロールまたはカルボキシル基置換ピロー
ルとピロールとの共重合体化合物を電解質とする固体電
解コンデンサの製造方法であって、弁作用金属の酸化皮
膜を誘電体とする成形体に、N−アセチルピロールまた
はピロール−β−カルボン酸とピロールをモノマーとし
て酸化カチオン重合させ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。
3. A method for producing a solid electrolytic capacitor using an acetyl group-substituted pyrrole doped with an electron-accepting compound or a copolymer compound of a carboxyl group-substituted pyrrole and pyrrole as an electrolyte, comprising an oxide film of a valve metal. A method for producing a solid electrolytic capacitor, which comprises a step of forming a molded body having a dielectric as a dielectric by oxidative cation polymerization using N-acetylpyrrole or pyrrole-β-carboxylic acid and pyrrole as monomers.
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