JPS61271815A - Solid electrolytic capacitor - Google Patents

Solid electrolytic capacitor

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JPS61271815A
JPS61271815A JP11220585A JP11220585A JPS61271815A JP S61271815 A JPS61271815 A JP S61271815A JP 11220585 A JP11220585 A JP 11220585A JP 11220585 A JP11220585 A JP 11220585A JP S61271815 A JPS61271815 A JP S61271815A
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solid electrolytic
electrolytic capacitor
salt
solid
conductive polymer
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一美 内藤
隆 池崎
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Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特定の電導性高分子化合物を固体電解質とし
て用いた性能の良好な固体電解コンデンサに関する舎 〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕従
来の固体電解コンデンサ、例えばアルミニクム電解コン
デンサは、エツチング処理した比表面積の大きい多孔質
アルミニウム箔の上に誘電体である酸化アルミニウム層
を設け、隘極箔との間の電解紙に液状の電解液を含浸さ
せた構造からなっているが、この電解液が液状であるこ
とは液漏れ等の問題を惹起し好ましいものではなく、従
って、この電導層を固体電解質で代替する試みがなされ
ている。それらの固体電解コンデンサは、陽極酸化皮膜
を有するアルミニウム、タンタルなどの皮膜形成金属に
固体電解質を付着した構造を有したものであり、この種
の固体コンデンサの固体電解質には主に硝酸マンガンの
熱分解により形成される二酸化マyがンが用いられてい
る。しかし、この熱分解の際に要する高熱と発生するN
Oxガスの酸化作用などによって、誘電体でおるアルミ
ニウム、タンタルなどの金属酸化皮膜の損傷がらり、そ
のため耐電圧は低下し、漏れ電流が大きくなり、誘電特
性を劣化させるなど極めて大きな欠点がある。また、再
化成という工程も必要である。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a solid electrolytic capacitor with good performance using a specific conductive polymer compound as a solid electrolyte. [Problems] Conventional solid electrolytic capacitors, such as aluminum electrolytic capacitors, have an aluminum oxide layer as a dielectric layer on an etched porous aluminum foil with a large specific surface area. The structure is impregnated with a liquid electrolyte, but the fact that this electrolyte is liquid causes problems such as leakage, which is not desirable.Therefore, attempts have been made to replace this conductive layer with a solid electrolyte. being done. These solid electrolytic capacitors have a structure in which a solid electrolyte is attached to a film-forming metal such as aluminum or tantalum that has an anodized film. Mygan dioxide, which is formed by decomposition, has been used. However, the high heat required during this thermal decomposition and the N generated
Due to the oxidizing effect of Ox gas, etc., the metal oxide film on dielectric materials such as aluminum and tantalum is damaged, resulting in extremely large drawbacks such as a decrease in withstand voltage, an increase in leakage current, and a deterioration of dielectric properties. In addition, a process called reconstitution is also necessary.

これらの欠点を補うため、高熱を付加せずに固体電解質
層を形成する方法、つまり高電導性の有機半導体材料を
固体電解質とする方法が試みられている。その例として
は特開昭52−79255号公報に記載されている7、
7,8.8−テトラシアノキノジメタン(TCNQ )
錯塩を含む電導性高重合体組成物を固体電解質として含
む固体電解コンデンサ、特開昭58−17609号公報
に記載されているN−n−グロビルイソキノリンと7.
7,8.8−テトラシアノキノジメタンからなる錯塩を
固体電解質として含む固体電解コンデンサか知られてい
る。これらTCNQ錯塩化合物は、陽極酸化皮膜との付
着性忙劣り、電導度も10〜10 S−個 と不十分で
あるため、コンデンサの容量値は小さく誘電損失も大き
い。また熱的経時的な安定性も劣り信頼性が低い。
In order to compensate for these drawbacks, attempts have been made to form a solid electrolyte layer without applying high heat, that is, to use a highly conductive organic semiconductor material as the solid electrolyte. As an example, 7 described in Japanese Patent Application Laid-open No. 52-79255,
7,8.8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ)
7. A solid electrolytic capacitor containing a conductive polymer composition containing a complex salt as a solid electrolyte, Nn-globylisoquinoline described in JP-A-58-17609;
Solid electrolytic capacitors containing a complex salt of 7,8,8-tetracyanoquinodimethane as a solid electrolyte are known. These TCNQ complex salt compounds have poor adhesion to the anodic oxide film and insufficient electrical conductivity of 10 to 10 S-, so the capacitance value of the capacitor is small and the dielectric loss is large. Furthermore, thermal stability over time is poor and reliability is low.

〔問題点を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明の目的は、上述した従来の欠点を解決し、電導度
が高く、誘電体皮膜との付着性のよい有機半導体を固体
電解質に用いた固体電解コンデンサを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a solid electrolytic capacitor in which an organic semiconductor having high conductivity and good adhesion to a dielectric film is used as a solid electrolyte.

この目的は、固体電解質として特定の電導性高分子化合
物を用いることにより達成されることを見出した。
It has been found that this objective can be achieved by using a specific conductive polymer compound as a solid electrolyte.

即ち、本発明は、下式 (式中、2はキノン類、Rは水素を九は炭素数6以下の
アル中ル基である。) で表わされる繰り返し単位を有する電導性高分子化合物
を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデン
サに関する。
That is, the present invention uses a conductive polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (wherein 2 is a quinone, R is hydrogen, and 9 is an alkyl group having 6 or less carbon atoms) as a solid electrolyte. The present invention relates to a solid electrolytic capacitor characterized by:

本発明の固体電解コンデンサに用いられる電解質は、前
記の式(1)で我わされる繰り返し単位を有する電導性
高分子化合物である0式(1)で表わされる繰り返し単
位を有する電導性高分子化合物の代表例としては、Iリ
ゾフェニルアミンのクロラニル塩、ポリジフェニルアミ
ンのキノン塩、Iリゾフェニルアミンのナフトキノン塩
、/17ゾフエニルアミンの・2シアノジクロロキノン
塩等があげられる。これらの電導性高分子化合物の製造
方法は、特に限定されるものではなく、例えばポリジフ
ェニルアミンのクロラニル塩の場合は、ジフェニルアミ
ン塩酸塩を酸化触媒を用いて重合し、次いで得られたポ
リジフェニルアミン塩酸塩の水溶液にクロラニルのリチ
ウム塩を投入反応させることによって得られる。
The electrolyte used in the solid electrolytic capacitor of the present invention is a conductive polymer compound having a repeating unit represented by the above formula (1). Typical examples of the compounds include chloranil salt of I-lysophenylamine, quinone salt of polydiphenylamine, naphthoquinone salt of I-lysophenylamine, and 2-cyanodichloroquinone salt of /17 zophenylamine. The method for producing these conductive polymer compounds is not particularly limited. For example, in the case of chloranil salt of polydiphenylamine, diphenylamine hydrochloride is polymerized using an oxidation catalyst, and then the obtained polydiphenylamine hydrochloride is It is obtained by adding lithium salt of chloranil to an aqueous solution of chloranil and causing a reaction.

上記の電導性高分子化合物は、それ自体10−2〜10
5−m の電導性を示す。
The above conductive polymer compound itself has a 10-2 to 10
It exhibits a conductivity of 5-m.

本発明においては、電導性高分子化合物に従来から知ら
れている各種のドー・ゼントをドーグしたものも電解質
として用いることができる。ドーグ9ントのドーピング
方法は、化学的ドーピングおよび電気化学的ドーピング
のいずれの方法を採用してもよい。
In the present invention, conductive polymer compounds prepared by doping various conventionally known dosents can also be used as the electrolyte. The doping method for doping may be either chemical doping or electrochemical doping.

本発明における固体コンデンサの陽極には、アルミニウ
ム、メンタル、ニオブ等の金属箔、またはそれらの金属
粉の焼結体が用いられる。金属箔の場合には、表面をエ
ツチングして細孔をもたせる。金属箔または焼結体は、
例えばホウ酸アンモニウムの液中で電極酸化され、金属
箔または焼結体の上に誘電体の薄層を形成する。
For the anode of the solid capacitor in the present invention, a metal foil of aluminum, mental, niobium, or the like, or a sintered body of metal powder thereof is used. In the case of metal foil, the surface is etched to create pores. Metal foil or sintered body is
For example, the electrode is oxidized in a solution of ammonium borate to form a thin dielectric layer on the metal foil or sintered body.

本発明における電導性高分子化合物は、この誘電体の薄
層と接触し、一部が細孔の中まで進入する。図忙、本発
明の一具体例である固体電解コンデンサで金属箔を使用
した場合の概略を示した。
The conductive polymer compound in the present invention comes into contact with this dielectric thin layer, and a portion of the conductive polymer compound enters into the pores. This figure schematically shows a case where metal foil is used in a solid electrolytic capacitor that is a specific example of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明により得られる固体電解コンデンサは、従来の無
機酸化半導体や有機半導体を用いた固体電解コンデンサ
に比して、容量、誘電損失、経時安定性において著しく
優れた性能を有している。
The solid electrolytic capacitor obtained by the present invention has significantly superior performance in terms of capacity, dielectric loss, and stability over time compared to conventional solid electrolytic capacitors using inorganic oxide semiconductors or organic semiconductors.

また、本発明の固体電解コンデンサは、従来公知の固体
電解コンデンサに比較して下記の利点を有している。
Furthermore, the solid electrolytic capacitor of the present invention has the following advantages compared to conventionally known solid electrolytic capacitors.

■ 高温加熱することなしに電解質層を形成できるので
陽極の酸化被膜の損傷がなく、補修のための陽極酸化(
再化成)を行なう必要がない。そのため、定格電圧を従
来の数倍にでき、同容量、同定格電圧のコンデンサを得
るのに、形状を小型化できる。
■ Since the electrolyte layer can be formed without high-temperature heating, there is no damage to the oxide film on the anode.
There is no need to perform reconstitution. Therefore, the rated voltage can be increased several times compared to conventional capacitors, and the shape can be made smaller to obtain a capacitor with the same capacity and rated voltage.

■ 漏れ電流が小さい。■Low leakage current.

■ 高耐圧のコンデンサを作製できる。■ Capacitors with high withstand voltage can be manufactured.

■ 電解質の電導度が10〜10S−儒 と十分に高い
ため、グラファイトなどの導電層を設ける必要がない。
(2) Since the conductivity of the electrolyte is sufficiently high at 10 to 10 S-F, there is no need to provide a conductive layer such as graphite.

そのため工程が簡略化され、コスト的にも有利となる。This simplifies the process and is advantageous in terms of cost.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例および比較例をあげて、本発明をさらに詳
細釦説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1 厚さ100μmのアルミニウム箔(純度99.99%)
を陽極とし、直流、交流を交互使用して、箔の表面を電
気化学的にエツチングして平均細孔径が2μmで、比表
面積が12 m / gの多孔質アルミニウム箔とした
。次いで、このエツチング処理したアルミニウム箔をホ
ウ酸アンモニウムの液中に浸漬し、液中で電気化学的に
アルミニウム箔の上に誘電体の薄層を形成した。
Example 1 Aluminum foil with a thickness of 100 μm (purity 99.99%)
Using this as an anode, the surface of the foil was electrochemically etched using alternating direct current and alternating current to obtain a porous aluminum foil with an average pore diameter of 2 μm and a specific surface area of 12 m/g. The etched aluminum foil was then immersed in an ammonium borate solution, and a thin dielectric layer was electrochemically formed on the aluminum foil in the solution.

一方、反応容器にノフェニルアミン塩酸塩を重合して得
たポリジフェニルアミンの塩酸塩011モルを水201
11IVC溶解した溶液を仕込み、これにヨウ化リチウ
ムとクロラニルとの反応物であるリチウムクロラニル0
.1モルの水溶液を混合して60℃で3時間反応させた
。反応終了後、0℃で放置して結晶を単離した。結晶を
水で充分洗浄した後、減圧乾燥した。得られたプリジフ
ェニルアミンのクロラニル塩の電導度は0.9 S−c
m−’であった。
On the other hand, 0.11 mol of polydiphenylamine hydrochloride obtained by polymerizing nophenylamine hydrochloride was added to a reaction vessel in 201 mol of water.
A solution containing 11IVC is charged, and lithium chloranil, which is a reaction product of lithium iodide and chloranil, is added to the solution.
.. A 1 mol aqueous solution was mixed and reacted at 60°C for 3 hours. After the reaction was completed, the mixture was allowed to stand at 0°C to isolate crystals. The crystals were thoroughly washed with water and then dried under reduced pressure. The conductivity of the obtained chloranil salt of pridiphenylamine is 0.9 S-c
It was m-'.

このポリジフェニルアミンのクロラニル塩2gをアセト
ン100R/に溶解して前記誘電体層に塗布し、減圧脱
気を繰り返し、充分細孔まで溶液を満たした後、アセト
ンをドライアップした。陰極にアルミニウム箔を使用し
、樹脂封口して、ポリジフェニルアミンのクロラニル塩
を固体電解質層とした固体電解コンデンサを作成した。
2 g of the chloranil salt of polydiphenylamine was dissolved in 100 R/ml of acetone and applied to the dielectric layer, and vacuum degassing was repeated to sufficiently fill the pores with the solution, and then the acetone was dried up. A solid electrolytic capacitor was fabricated using aluminum foil as the cathode and sealing it with resin, and using chloranil salt of polydiphenylamine as the solid electrolyte layer.

実施例2 実施例1において、ポリジフェニルアミンのクロラニル
塩の代わりにリチウムキノンとポリジフェニルアミン塩
酸塩から製造したテリノフェニルアミンのキノン塩を使
用した以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデン
サを作成した。なお、使用したポリジフェニルアミンの
キノン塩の電導度はo、oss−α であった。
Example 2 A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1, except that quinone salt of terinophenylamine produced from lithium quinone and polydiphenylamine hydrochloride was used instead of chloranil salt of polydiphenylamine. did. The conductivity of the quinone salt of polydiphenylamine used was o, oss-α.

比較例1 実施例1と同じ誘電体層を有するアルミニウム箔を使用
し、従来の二酸化マンガンを固体電解質とし、陰極をア
ルミニウム箔とした固体電解コンデンサを作成した。
Comparative Example 1 A solid electrolytic capacitor was produced using aluminum foil having the same dielectric layer as in Example 1, using conventional manganese dioxide as a solid electrolyte, and using aluminum foil as a cathode.

実施例3 タンタル粉末の焼結体をリン酸水溶液中で陽極酸化して
、焼結体の上に誘電体皮膜を形成させた後、メンタル素
子をポリジフェニルアミンのクロラニル塩のア七トン溶
液に浸漬し、乾燥させた。
Example 3 After anodic oxidation of a tantalum powder sintered body in an aqueous phosphoric acid solution to form a dielectric film on the sintered body, the mental element was immersed in a seventone solution of chloranil salt of polydiphenylamine. and dried.

この浸漬、乾燥の操作を繰り返した。このようKして固
体電解質層を形成し、次いで、銀ケースで囲って陰極と
し、陽極とのつなぎ部を樹脂封口して、固体電解コンデ
ンサを作成した。
This dipping and drying operation was repeated. A solid electrolyte layer was formed by heating in this manner, and then it was surrounded by a silver case to serve as a cathode, and the joint with the anode was sealed with resin to produce a solid electrolytic capacitor.

比較例2 従来の二酸化マンガン固体電解質からなるタンタル粉末
焼結体を使用した固体電解コンデンサを作成した。
Comparative Example 2 A solid electrolytic capacitor was produced using a tantalum powder sintered body made of a conventional manganese dioxide solid electrolyte.

以上の実施例および比較例の固体電解コンデンサの特性
を比較したものを表に示した。
A comparison of the characteristics of the solid electrolytic capacitors of the above examples and comparative examples is shown in the table.

表 注)”25Vの時の値 艮から明らかなように1本発明による電導性高分子化合
物を電解質とする固体電解コンデンサは、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に比して、
誘電損失漏れ電流が小さく、定格電圧が高く、高耐電圧
の固体電解コンデンサを作成することができる。tた、
本発明による固体電解コンデ/すの容量×定格電圧の値
は、二〇化マンガンを用いた固体電解コンデンサに比し
て、大きく、同じ形状ならば大容量を得ることができる
Table Note: As is clear from the value at 25V, the solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as an electrolyte according to the present invention has a higher
It is possible to create a solid electrolytic capacitor with low dielectric loss leakage current, high rated voltage, and high withstand voltage. It was,
The value of capacity x rated voltage of the solid electrolytic capacitor according to the present invention is larger than that of a solid electrolytic capacitor using manganese dioxide, and a large capacity can be obtained with the same shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は、本発明による固体電解コンデンサの一具体例を示
す断面図である。 1・・・陽極リード線、2・・・陽極、3・・・酸化皮
膜、4・・・陰極、5・・・陰極リード線、6・・・電
導性高分子化合物、7・・・樹脂
The figure is a sectional view showing a specific example of a solid electrolytic capacitor according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Anode lead wire, 2... Anode, 3... Oxide film, 4... Cathode, 5... Cathode lead wire, 6... Conductive polymer compound, 7... Resin

Claims (1)

【特許請求の範囲】 下式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (1) (式中、Zはキノン類、Rは水素または炭素数6以下の
アルキル基である。) で表わされる繰り返し単位を有する電導性高分子化合物
を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデン
サ。
[Claims] A repeating unit represented by the following formula ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (1) (In the formula, Z is a quinone, and R is hydrogen or an alkyl group having 6 or less carbon atoms.) A solid electrolytic capacitor characterized in that a solid electrolyte is a conductive polymer compound having the following properties.
JP11220585A 1985-05-27 1985-05-27 Solid electrolytic capacitor Granted JPS61271815A (en)

Priority Applications (1)

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