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JP2005286251A - Solid-state electrolytic capacitor - Google Patents

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JP2005286251A
JP2005286251A JP2004101556A JP2004101556A JP2005286251A JP 2005286251 A JP2005286251 A JP 2005286251A JP 2004101556 A JP2004101556 A JP 2004101556A JP 2004101556 A JP2004101556 A JP 2004101556A JP 2005286251 A JP2005286251 A JP 2005286251A
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雅明 柿本
Katsunori Nogami
勝憲 野上
Kiyoshi Sakamoto
清志 坂本
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state electrolytic capacitor which can improve voltage resistance and shows excellent static electricity capacitance. <P>SOLUTION: On a dielectric material oxide film, a first polymer layer formed in the branching structure having the siloxane framework where at least any of hydroxyl group, dihydroxyl group, and epoxy group is substituted at the end thereof is formed. Moreover, a second polymer layer formed of a conductive polymer generated by polymerization between a polymeric monomer and an oxidizing agent is formed on this first polymer layer. The first polymer layer is formed in the branching structure having the siloxane framework and shows effective common coupling with the hydroxyl group at the surface of the dielectric material oxide film. In addition, this first polymer layer can improve voltage resistance by repairing the dielectric material oxide film through the supply of water content to the dielectric material oxide film from the hydroxyl group at the end thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、耐圧の向上を可能とした固体電解コンデンサに関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor capable of improving withstand voltage.

タンタルあるいはアルミニウム等のような弁作用を有する金属を利用した電解コンデンサは、陽極側対向電極としての弁作用金属を焼結体あるいはエッチング箔等の形状にして誘電体を拡面化することにより、小型で大きな容量を得ることができることから、広く一般に用いられている。特に、電解質に固体電解質を用いた固体電解コンデンサは、小型、大容量、低等価直列抵抗であることに加えて、チップ化しやすく、表面実装に適している等の特質を備えていることから、電子機器の小型化、高機能化、低コスト化に欠かせないものとなっている。   An electrolytic capacitor using a metal having a valve action such as tantalum or aluminum is obtained by expanding the dielectric by making the valve action metal as the anode-side counter electrode into the shape of a sintered body or an etching foil. Since it is small and a large capacity can be obtained, it is widely used. In particular, a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte as an electrolyte has features such as small size, large capacity, low equivalent series resistance, easy to chip, and suitable for surface mounting. It is indispensable for miniaturization, high functionality and low cost of electronic equipment.

この種の固体電解コンデンサにおいて、小型、大容量用途としては、一般に、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔をセパレータを介在させて巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、アルミニウム等の金属製ケースや合成樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、密閉した構造を有している。なお、陽極材料としては、アルミニウムを初めとしてタンタル、ニオブ、チタン等が使用され、陰極材料には、陽極材料と同種の金属が用いられる。   In this type of solid electrolytic capacitor, as a small-sized and large-capacity application, an anode foil and a cathode foil made of a valve metal such as aluminum are generally wound with a separator interposed therebetween to form a capacitor element. It is impregnated with a driving electrolyte, and has a sealed structure in which a capacitor element is housed in a metal case such as aluminum or a case made of synthetic resin. As the anode material, aluminum, tantalum, niobium, titanium and the like are used, and as the cathode material, the same kind of metal as the anode material is used.

また、固体電解コンデンサに用いられる固体電解質としては、二酸化マンガンや7、7、8、8−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体が知られているが、近年、反応速度が緩やかで、かつ陽極電極の酸化皮膜層との密着性に優れたポリエチレンジオキシチオフェン(以下、PEDTと記す)等の導電性ポリマーに着目した技術(特許文献1参照)が存在している。   As solid electrolytes used for solid electrolytic capacitors, manganese dioxide and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complexes are known. There is a technique (see Patent Document 1) that focuses on a conductive polymer such as polyethylenedioxythiophene (hereinafter referred to as PEDT) having excellent adhesion to an oxide film layer of an electrode.

このような巻回型のコンデンサ素子にPEDT等の導電性ポリマーからなる固体電解質層を形成するタイプの固体電解コンデンサは、以下のようにして作製される。まず、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔の表面を塩化物水溶液中での電気化学的なエッチング処理により粗面化して、多数のエッチングピットを形成した後、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中で電圧を印加して誘電体となる酸化皮膜層を形成する(化成)。陽極箔と同様に、陰極箔もアルミニウム等の弁作用金属からなるが、その表面にはエッチング処理を施すのみである。   A solid electrolytic capacitor of a type in which a solid electrolyte layer made of a conductive polymer such as PEDT is formed on such a wound capacitor element is manufactured as follows. First, the surface of the anode foil made of valve action metal such as aluminum is roughened by electrochemical etching treatment in an aqueous chloride solution to form many etching pits, and then in an aqueous solution such as ammonium borate. A voltage is applied to form an oxide film layer serving as a dielectric (chemical conversion). Similar to the anode foil, the cathode foil is made of a valve metal such as aluminum, but the surface is only subjected to etching treatment.

このようにして表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔とエッチングピットのみが形成された陰極箔とを、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。続いて、修復化成を施したコンデンサ素子に、3,4−エチレンジオキシチオフェン(以下、EDTと記す)等の重合性モノマーと酸化剤溶液をそれぞれ吐出し、あるいは両者の混合液に浸漬して、コンデンサ素子内で重合反応を促進し、PEDT等の導電性ポリマーからなる固体電解質層を生成する。その後、このコンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納し、ケースの開口部を封ロゴムで封止して固体電解コンデンサを作成する。
特開平2−15611号公報
Thus, the anode foil having the oxide film layer formed on the surface and the cathode foil having only the etching pits are wound through a separator to form a capacitor element. Subsequently, a polymerizable monomer such as 3,4-ethylenedioxythiophene (hereinafter referred to as EDT) and an oxidizer solution are respectively discharged into the capacitor element subjected to restoration conversion, or immersed in a mixed solution of the two. The polymerization reaction is promoted in the capacitor element, and a solid electrolyte layer made of a conductive polymer such as PEDT is generated. Thereafter, the capacitor element is housed in a bottomed cylindrical outer case, and the opening of the case is sealed with a sealing rubber to produce a solid electrolytic capacitor.
JP-A-2-15611

ところで、近年、上述したような固体電解コンデンサが車載用として用いられるようになってきている。通常、車載用回路の駆動電圧は12Vであり、固体電解コンデンサには25Vの高耐電圧が要求される。   By the way, in recent years, the solid electrolytic capacitor as described above has been used for in-vehicle use. Usually, the driving voltage of the on-vehicle circuit is 12V, and the solid electrolytic capacitor is required to have a high withstand voltage of 25V.

従来、このような高耐電圧品を得るために以下のような方法が用いられてきた。すなわち、16WVまでは箔Vfsを上げることにより耐圧は向上してきたが、20W以上においては、箔Vfsに依存した形によっては、ショートが多発するため、耐圧の向上は困難であった。そこで、本発明者等はこの点について検討した結果、酸化剤の箔へのアタックと、ポリマー耐圧自体の限界(平均で20V程度)であるためと推定された。そこで、モノマーと酸化剤の配合比を変える方法や、セパレーターを改良することで、20Wと25Wの製品化に成功した。   Conventionally, the following method has been used to obtain such a high withstand voltage product. That is, the breakdown voltage has been improved by increasing the foil Vfs up to 16 WV, but it has been difficult to improve the breakdown voltage at 20 W or more because short-circuits frequently occur depending on the shape depending on the foil Vfs. Thus, as a result of studying this point, the present inventors have estimated that this is due to the attack of the oxidizing agent on the foil and the limit of the polymer pressure resistance itself (about 20 V on average). Therefore, we succeeded in commercializing 20W and 25W by changing the mixing ratio of the monomer and oxidant and improving the separator.

しかしながら、上記のような方法を用いても、近年、開発要求が高まっている30W、35Wの実現は困難であった。
なお、このような問題点は、重合性モノマーとしてEDTを用いた場合に限らず、他のチオフェン誘導体、ピロール、アニリン等を用いた場合にも同様に生じていた。
However, even if the above method is used, it has been difficult to realize 30 W and 35 W, for which development requirements are increasing in recent years.
Such a problem occurs not only when EDT is used as the polymerizable monomer but also when other thiophene derivatives, pyrrole, aniline, and the like are used.

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、耐圧の向上を可能とした固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。   The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor capable of improving the breakdown voltage.

本発明は、特定のポリマーが末端のヒドロキシル基より水分を供給する点に着目したもので、固体電解コンデンサにおいて、誘電体酸化皮膜上に、シロキサン骨格を有する分岐構造からなり末端にヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換したポリマー(以下分岐ポリマー誘導体)からなる第1のポリマー層を形成するとともに、この第1のポリマー層上に、重合性モノマーと酸化剤との重合反応により生成される導電性ポリマーからなる第2のポリマー層を形成したことを特徴としている。   The present invention pays attention to the fact that a specific polymer supplies water from a terminal hydroxyl group. In a solid electrolytic capacitor, a dielectric oxide film has a branched structure having a siloxane skeleton, and has a hydroxyl group and dihydroxy at the terminal. And forming a first polymer layer made of a polymer substituted with at least one of an alkyl group and an epoxy group (hereinafter referred to as a branched polymer derivative), and a polymerization reaction between a polymerizable monomer and an oxidizing agent on the first polymer layer. The second polymer layer made of a conductive polymer produced by the above is formed.

また、前記の固体電解コンデンサにおいて、第1のポリマーがデンドリティックポリマーであることを特徴としている。   In the solid electrolytic capacitor, the first polymer is a dendritic polymer.

また、前記の固体電解コンデンサにおいて、第1のポリマーが、ビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルビニルシロキシ)シラン、ビス(ジメチルアリルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルアリルシロキシ)シランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体、ビス(ジメチルシロキシ)メチルビニルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)ビニルシラン、ビス(ジメチルシロキシ)メチルアリルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)アリルシランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体から選択されるポリマーの末端に、ヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換していることを特徴としている。   In the solid electrolytic capacitor, the first polymer may be bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylvinylsiloxy) silane, bis (dimethylallylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylallylsiloxy) silane alone, or Polymers in which two or more types are mixed, bis (dimethylsiloxy) methylvinylsilane, tris (dimethylsiloxy) vinylsilane, bis (dimethylsiloxy) methylallylsilane, tris (dimethylsiloxy) allylsilane alone or in combination of two or more types It is characterized in that at least one of a hydroxyl group, a dihydroxyl group and an epoxy group is substituted at the terminal of the polymer selected from

また、前記の固体電解コンデンサにおいて、第1のポリマーの分子量が1000〜80000の範囲であることを特徴としている。   In the solid electrolytic capacitor, the molecular weight of the first polymer is in the range of 1000 to 80000.

また、前記の固体電解コンデンサにおいて、誘電体酸化皮膜がアルミニウム、タンタル、ニオブから選択される弁金属の酸化物であり、さらに誘電体酸化皮膜が、箔状の弁金属、板状の弁金属、粉体の焼結体のいずれかの表層に形成されていることを特徴としている。   In the solid electrolytic capacitor, the dielectric oxide film is an oxide of a valve metal selected from aluminum, tantalum, and niobium, and the dielectric oxide film is a foil-shaped valve metal, a plate-shaped valve metal, It is characterized in that it is formed on any surface layer of a powder sintered body.

なお、前記の固体電解コンデンサにおいて、重合性モノマーが、チオフェン誘導体であり、更にチオフェン誘導体が、3,4−エチレンジオキシチオフェンであると好適である。   In the solid electrolytic capacitor, it is preferable that the polymerizable monomer is a thiophene derivative and the thiophene derivative is 3,4-ethylenedioxythiophene.

以上述べたように、本発明によれば、誘電体酸化皮膜上に、分岐ポリマー誘導体からなる第1のポリマー層を形成することにより、誘電体酸化皮膜と固体電解質である第2のポリマー層とを、第1のポリマー層を介して強固に密着させることができるとともに、この分岐ポリマー誘導体の、特に誘電体酸化皮膜側に配置される末端のヒドロキシル基より水分を誘電体酸化皮膜に供給し、誘電体酸化皮膜を修復することで耐圧を向上させるものである。   As described above, according to the present invention, by forming the first polymer layer made of the branched polymer derivative on the dielectric oxide film, the dielectric oxide film and the second polymer layer that is a solid electrolyte Can be firmly adhered to the dielectric oxide film through the first polymer layer, and water is supplied to the dielectric oxide film from the terminal hydroxyl group of the branched polymer derivative, particularly on the dielectric oxide film side, The breakdown voltage is improved by repairing the dielectric oxide film.

すなわち、第1のポリマー層は、シロキサン骨格を有する分岐構造からなり、そのため誘電体酸化皮膜表面の水酸基と効率よく共有結合するとともに、固体電解質層たる導電性ポリマーからなる第2のポリマー層との親和性が向上し、結果として容量出現率を向上させ、またヒドロキシル基から供給される水分で誘電体酸化皮膜を修復し、耐圧をも向上させるものである。   That is, the first polymer layer is composed of a branched structure having a siloxane skeleton, and therefore, the first polymer layer is efficiently covalently bonded to the hydroxyl group on the surface of the dielectric oxide film, and the second polymer layer composed of a conductive polymer as a solid electrolyte layer. Affinity is improved, and as a result, the capacity appearance rate is improved, and the dielectric oxide film is repaired with moisture supplied from the hydroxyl group, thereby improving the withstand voltage.

一般に、固体電解コンデンサは、非固体電解コンデンサよりも自己修復性が乏しいと言われている。そのため、化成電圧/定格電圧比を大きく取らなければならない。通常、非固体アルミ電解コンデンサの場合化成電圧/定格電圧比は1.2〜2程度であるのに対し、固体電解コンデンサにおいては1.5〜5となり、その傾向は定格電圧が高くなるにつれ強くなる。そのため、固体電解コンデンサの最高電圧は25V程度までしか実現されていない。   In general, it is said that solid electrolytic capacitors are less self-healing than non-solid electrolytic capacitors. For this reason, it is necessary to take a large conversion voltage / rated voltage ratio. Normally, the formation voltage / rated voltage ratio is about 1.2 to 2 in the case of non-solid aluminum electrolytic capacitors, whereas it is 1.5 to 5 in solid electrolytic capacitors, and this tendency becomes stronger as the rated voltage increases. Become. Therefore, the maximum voltage of the solid electrolytic capacitor is realized only up to about 25V.

また、固体電解コンデンサの誘電体である陽極酸化処理により形成した誘電体酸化皮膜と導電性ポリマーとの密着性は必ずしも強固ではない。その原因としては、化学重合で導電性ポリマーを誘電体酸化皮膜上に形成させる際、使用する酸化剤が誘電体酸化皮膜を腐食させ、あるいは誘電酸化皮膜である各種の金属酸化物表面上の水酸基が導電性ポリマーとの親和性に乏しいためと考えられる。   In addition, the adhesion between the dielectric oxide film formed by anodizing, which is a dielectric of a solid electrolytic capacitor, and the conductive polymer is not necessarily strong. The cause is that when the conductive polymer is formed on the dielectric oxide film by chemical polymerization, the oxidizing agent used corrodes the dielectric oxide film, or hydroxyl groups on various metal oxide surfaces that are dielectric oxide films. Is considered to be due to poor affinity with the conductive polymer.

通常、エッチング処理されたアルミニウム等の弁金属上に陽極酸化で生成させた誘電体酸化皮膜上に導電性ポリマーを形成した場合、容量の出現率(導電性ポリマーで出現した容量/液中で測定した容量)は50〜80%程度にすぎない。   Normally, when a conductive polymer is formed on a dielectric oxide film formed by anodic oxidation on a valve metal such as etched aluminum, the rate of appearance of the capacity (measured in the capacity / liquid appearing in the conductive polymer) Capacity) is only about 50-80%.

これまで、誘電体酸化皮膜の保護若しくは改質のために、シランカップリング剤やポリビニルアルコール、その他の界面活性剤等のコーティング手法が用いられてきたが、ある程度の容量出現率効果は認められるものの、大幅な向上は見られていない。   So far, coating methods such as silane coupling agents, polyvinyl alcohol, and other surfactants have been used to protect or modify the dielectric oxide film, although some capacity appearance rate effects are recognized. , No significant improvement has been seen.

通常のシランカップリング剤、ポリビニルアルコール、その他の界面活性剤の分子構造は直鎖状或いはそれに準ずる構造をしており、誘電体酸化皮膜表面に対しほぼ平行に分布し、表面を改質することが難しいことに起因するものと考えられる。   The molecular structure of normal silane coupling agents, polyvinyl alcohol, and other surfactants is linear or similar, and is distributed almost in parallel to the surface of the dielectric oxide film to modify the surface. This is thought to be due to the difficulty.

これらの知見に基づいて、特定の分岐ポリマー誘導体を用いることにより、誘電体酸化皮膜表面の水酸基との共有結合、ならびに導電性ポリマーとの親和性がともに改善され、容量出現率を向上させることができるとともに、この分岐ポリマー誘導体の、誘電体酸化皮膜側に配置される末端のヒドロキシル基より水分が誘電体酸化皮膜に供給され、誘電体酸化皮膜を修復することで耐圧を向上させるものである。   Based on these findings, the use of a specific branched polymer derivative improves both the covalent bond with the hydroxyl group on the surface of the dielectric oxide film and the affinity with the conductive polymer, thereby improving the capacity appearance rate. In addition, moisture is supplied to the dielectric oxide film from the terminal hydroxyl group arranged on the dielectric oxide film side of the branched polymer derivative, and the dielectric oxide film is repaired to improve the breakdown voltage.

固体電解コンデンサの製造方法
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は以下の通りである。すなわち、表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に修復化成を施す。
Manufacturing Method of Solid Electrolytic Capacitor The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor according to the present invention is as follows. That is, an anode foil and a cathode foil having an oxide film layer formed on the surface thereof are wound through a separator to form a capacitor element, and this capacitor element is subjected to restoration conversion.

その後、このコンデンサ素子を分岐ポリマー誘導体、具体的に例示すると、ビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルビニルシロキシ)シラン、ビス(ジメチルアリルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルアリルシロキシ)シランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体、ビス(ジメチルシロキシ)メチルビニルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)ビニルシラン、ビス(ジメチルシロキシ)メチルアリルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)アリルシランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体から選択されるポリマーの末端に、ヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換している分岐ポリマー誘導体の10wt%以下、好ましくは0.01〜7wt%、さらに好ましくは0.3〜6wt%のヘキサン溶液に浸漬し、引き上げた後、40〜100℃で溶媒を蒸発させた。濃度がこの範囲未満では耐圧向上が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。   Thereafter, this capacitor element is a branched polymer derivative, specifically, bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylvinylsiloxy) silane, bis (dimethylallylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylallylsiloxy) silane alone, Or a polymer that is a mixture of two or more, bis (dimethylsiloxy) methylvinylsilane, tris (dimethylsiloxy) vinylsilane, bis (dimethylsiloxy) methylallylsilane, tris (dimethylsiloxy) allylsilane alone, or a mixture of two or more 10 wt% or less, preferably 0.01 to 7 wt%, more preferably 10% by weight or less of the branched polymer derivative in which at least one of hydroxyl group, dihydroxyl group, and epoxy group is substituted at the terminal of the polymer selected from the combination. Properly is immersed in 0.3~6Wt% hexane solution, after pulling up, the solvent was evaporated at 40 to 100 ° C.. If the concentration is less than this range, the breakdown voltage is not sufficiently improved, and if it exceeds this range, the capacitance decreases.

続いて、このコンデンサ素子を重合性モノマーと酸化剤の混合液に浸漬し、コンデンサ素子内で導電性ポリマーの重合反応を発生させ、固体電解質層を形成する。そして、このコンデンサ素子を外装ケースに収納し、開口端部を封ロゴムで封止し、固体電解コンデンサを形成する。   Subsequently, the capacitor element is immersed in a mixed solution of a polymerizable monomer and an oxidizing agent, and a polymerization reaction of a conductive polymer is generated in the capacitor element to form a solid electrolyte layer. And this capacitor | condenser element is accommodated in an exterior case, an opening edge part is sealed with sealing rubber | gum, and a solid electrolytic capacitor is formed.

分岐ポリマー
分岐ポリマーは、例えば以下のようにして合成することができる。すなわち、還流管をつけた100mlの三口フラスコを窒素置換した後、このフラスコ中でビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン(1)2.49g(0.01mol)を50mlのTHFに溶解した。Karstedt触媒(platinum(0)−1,3−divinyl−1,1,3,3−tetramethyldisiloxane complex 0.1M in xylene)を数滴加え、IRスペクトルで完全にSi−H基が消失するまで加熱還流し、室温まで冷却した。エバポレーターで低沸点溶媒等を除去後、アセトニトリルに生成物を滴下して無色粘性液状のポリマーを得た。収率は92%であった。ポリスチレンを標準とし、THFを展開溶媒とするGPC分量測定の結果、重量平均分子量は4700であった。
Branched polymer A branched polymer is compoundable as follows, for example. That is, after a 100 ml three-necked flask equipped with a reflux tube was purged with nitrogen, 2.49 g (0.01 mol) of bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane (1) was dissolved in 50 ml of THF in this flask. Add a few drops of Karstedt catalyst (platinum (0) -1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex 0.1M in xylene) and heat to reflux until the Si-H group disappears completely in the IR spectrum. And cooled to room temperature. After removing the low boiling point solvent and the like with an evaporator, the product was dropped into acetonitrile to obtain a colorless viscous liquid polymer. The yield was 92%. As a result of GPC content measurement using polystyrene as a standard and THF as a developing solvent, the weight average molecular weight was 4,700.

分岐ポリマー誘導体
上記分岐ポリマーの誘導体は、末端にヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換しており、これらが全てまたは選択的に置換していてもよい。
Branched polymer derivative In the branched polymer derivative, at least one of a hydroxyl group, a dihydroxyl group, and an epoxy group is substituted at the terminal, and these may be all or selectively substituted.

EDT及び酸化剤
重合性モノマーとしてEDTを用いた場合、コンデンサ素子に含浸するEDTとしては、EDTモノマーを用いることができるが、EDTと揮発性溶媒とを1:0〜1:3の体積比で混合したモノマー溶液を用いることもできる。
前記揮発性溶媒としては、ペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノール、アセトン等が好ましい。
EDT and Oxidizing Agent When EDT is used as the polymerizable monomer, EDT monomer can be used as EDT impregnated in the capacitor element, but the volume ratio of EDT and volatile solvent is 1: 0 to 1: 3. A mixed monomer solution can also be used.
Examples of the volatile solvent include hydrocarbons such as pentane, ethers such as tetrahydrofuran, esters such as ethyl formate, ketones such as acetone, alcohols such as methanol, nitrogen compounds such as acetonitrile, and the like. Of these, methanol, ethanol, acetone and the like are preferable.

また、酸化剤としては、エタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができ、酸化剤の溶媒に対する濃度は40〜65wt%が好ましく、45〜57wt%がより好ましい。酸化剤の溶媒に対する濃度が高い程、ESRは低減する。なお、酸化剤の溶媒としては、上記モノマー溶液に用いた揮発性溶媒を用いることができ、なかでもエタノールが好適である。酸化剤の溶媒としてエタノールが好適であるのは、蒸気圧が低いため蒸発しやすく、残存する量が少ないためであると考えられる。   As the oxidizing agent, an aqueous solution of ferric paratoluenesulfonate, periodic acid or iodic acid dissolved in ethanol can be used, and the concentration of the oxidizing agent with respect to the solvent is preferably 40 to 65 wt%, and 45 to 57 wt%. % Is more preferable. The higher the oxidant concentration in the solvent, the lower the ESR. As the oxidant solvent, the volatile solvent used in the monomer solution can be used, and ethanol is particularly preferable. Ethanol is suitable as the oxidant solvent because it is easy to evaporate due to its low vapor pressure and the remaining amount is small.

修復化成の化成液
修復化成の化成液としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のリン酸系の化成液、ホウ酸アンモニウム等のホウ酸系の化成液、アジピン酸アンモニウム等のアジピン酸系の化成液を用いることができるが、なかでも、リン酸二水素アンモニウムを用いることが望ましい。また、浸漬時間は、5〜120分が望ましい。
Chemical conversion liquid for restoration chemical conversion Chemical liquid for restoration chemical conversion includes phosphoric acid-based chemical liquids such as ammonium dihydrogen phosphate and diammonium hydrogen phosphate, boric acid-based chemical liquids such as ammonium borate, and ammonium adipate. An adipic acid-based chemical conversion solution can be used, and among these, it is desirable to use ammonium dihydrogen phosphate. The immersion time is preferably 5 to 120 minutes.

他の重合性モノマー
本発明に用いられる重合性モノマーとしては、上記EDTの他に、EDT以外のチオフェン誘導体、アニリン、ピロール、フラン、アセチレンまたはそれらの誘導体であって、所定の酸化剤により酸化重合され、導電性ポリマーを形成するものであれば適用することができる。なお、チオフェン誘導体としては、下記の構造式のものを用いることができる。
Other polymerizable monomers The polymerizable monomers used in the present invention include thiophene derivatives other than EDT, aniline, pyrrole, furan, acetylene or derivatives thereof other than the above EDT, and are oxidatively polymerized with a predetermined oxidizing agent. Any conductive polymer can be applied. As the thiophene derivative, one having the following structural formula can be used.

続いて、以下のようにして製造した実施例及び従来例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。   Subsequently, the present invention will be described in more detail based on examples and conventional examples manufactured as follows.

表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔に電極引き出し手段を接続し、両電極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成した。そして、このコンデンサ素子をリン酸二水素アンモニウム水溶液に40分間浸漬して、修復化成を行った。その後、このコンデンサ素子をビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシランの末端にヒドロキシル基が置換した誘導体の0.05wt%ヘキサン溶液に浸漬して引き上げた後、熱処理で溶媒を除去した。
続いて、所定の容器に、EDTとp−トルエンスルホン酸第二鉄の40wt%ブタノール溶液を、その重量比が1:3となるように注入して混合液を調製し、コンデンサ素子を上記混合液に10秒間浸漬してコンデンサ素子にEDTと酸化剤を含浸した。そして、このコンデンサ素子を120℃の恒温槽内に1時間放置して、コンデンサ素子内でPEDTの重合反応を発生させ、固体電解質層を形成した。その後、このコンデンサ素子を有底筒状のアルミニウムケースに収納し、封ロゴムで封止し、固体電解コンデンサを形成した。
An electrode lead means was connected to the anode foil and the cathode foil having an oxide film layer formed on the surface, and both electrode foils were wound through a separator to form a capacitor element. And this capacitor | condenser element was immersed in ammonium dihydrogen phosphate aqueous solution for 40 minutes, and restoration | restoration conversion was performed. Thereafter, the capacitor element was dipped in a 0.05 wt% hexane solution of a derivative in which a hydroxyl group was substituted at the terminal of bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane, and then the solvent was removed by heat treatment.
Subsequently, a 40 wt% butanol solution of EDT and ferric p-toluenesulfonate is poured into a predetermined container so that the weight ratio thereof is 1: 3 to prepare a mixed solution, and the capacitor element is mixed as described above. The capacitor element was impregnated with EDT and an oxidizing agent by dipping in the solution for 10 seconds. Then, this capacitor element was left in a constant temperature bath at 120 ° C. for 1 hour to cause a polymerization reaction of PEDT in the capacitor element, thereby forming a solid electrolyte layer. Then, this capacitor | condenser element was accommodated in the bottomed cylindrical aluminum case, and it sealed with sealing rubber | gum, and formed the solid electrolytic capacitor.

コンデンサ素子を上記のビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン誘導体の0.5wt%ヘキサン溶液に浸漬して引き上げた後、熱処理で溶媒を除去した。その他は、実施例1と同様の条件及び工程で固体電解コンデンサを作成した。   The capacitor element was immersed in a 0.5 wt% hexane solution of the above bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane derivative and pulled up, and then the solvent was removed by heat treatment. Otherwise, a solid electrolytic capacitor was prepared under the same conditions and steps as in Example 1.

コンデンサ素子を上記のビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン誘導体の5.0wt%ヘキサン溶液に浸漬して引き上げた後、熱処理で溶媒を除去した。その他は、実施例1と同様の条件及び工程で固体電解コンデンサを作成した。   The capacitor element was dipped in a 5.0 wt% hexane solution of the above bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane derivative and pulled up, and then the solvent was removed by heat treatment. Otherwise, a solid electrolytic capacitor was prepared under the same conditions and steps as in Example 1.

従来例
コンデンサ素子を上記ビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン誘導体のヘキサン溶液に浸漬することなく、実施例1と同様の条件及び工程で固体電解コンデンサを作成した。
Conventional Example A solid electrolytic capacitor was produced under the same conditions and steps as in Example 1 without immersing the capacitor element in the hexane solution of the bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane derivative.

上記の方法により得られた各実施例及び従来例について、耐圧、静電容量を調べたところ、表1に示すような結果が得られた。   For each example and conventional example obtained by the above method, the withstand voltage and capacitance were examined. The results shown in Table 1 were obtained.

表1から明らかなように、実施例においては、従来例と比較して、静電容量は約1.5倍〜3.5倍に上昇するとともに、耐圧においては3%〜30%の向上が見られた。さらに、漏れ電流においても大幅な改善が見られ、誘電体酸化皮膜が修復されていることが理解される。   As is apparent from Table 1, in the embodiment, the capacitance increases by about 1.5 times to 3.5 times as compared with the conventional example, and the breakdown voltage is improved by 3% to 30%. It was seen. Furthermore, a significant improvement is seen in the leakage current, and it is understood that the dielectric oxide film is repaired.

Claims (6)

誘電体酸化皮膜上に、シロキサン骨格を有する分岐構造からなり末端にヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換したポリマーからなる第1のポリマー層を形成するとともに、この第1のポリマー層上に、重合性モノマーと酸化剤との重合反応により生成される導電性ポリマーからなる第2のポリマー層を形成した固体電解コンデンサ。   On the dielectric oxide film, a first polymer layer made of a polymer having a branched structure having a siloxane skeleton and having a terminal substituted with at least one of a hydroxyl group, a dihydroxyl group, and an epoxy group is formed. A solid electrolytic capacitor in which a second polymer layer made of a conductive polymer produced by a polymerization reaction of a polymerizable monomer and an oxidizing agent is formed on a polymer layer. 前記第1のポリマーがデンドリティックポリマーである請求項1記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the first polymer is a dendritic polymer. 前記第1のポリマーが、ビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルビニルシロキシ)シラン、ビス(ジメチルアリルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルアリルシロキシ)シランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体、ビス(ジメチルシロキシ)メチルビニルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)ビニルシラン、ビス(ジメチルシロキシ)メチルアリルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)アリルシランを単独、もしくは二種以上を混合した重合体から選択されるポリマーの末端に、ヒドロキシル基、ジヒドロキシル基、エポキシ基の少なくともいずれかが置換している請求項1または請求項2記載の固体電解コンデンサ。   A polymer in which the first polymer is bis (dimethylvinylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylvinylsiloxy) silane, bis (dimethylallylsiloxy) methylsilane, tris (dimethylallylsiloxy) silane, or a mixture of two or more. , Bis (dimethylsiloxy) methylvinylsilane, tris (dimethylsiloxy) vinylsilane, bis (dimethylsiloxy) methylallylsilane, tris (dimethylsiloxy) allylsilane alone, or a polymer selected from a mixture of two or more at the end of the polymer 3. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein at least any one of a hydroxyl group, a dihydroxyl group, and an epoxy group is substituted. 前記第1のポリマーの分子量が1000〜80000の範囲である請求項1ないし請求項3記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the molecular weight of the first polymer is in the range of 1000 to 80000. 前記誘電体酸化皮膜がアルミニウム、タンタル、ニオブから選択される弁金属の酸化物からなる請求項1ないし請求項4記載の固体電解コンデンサ。   5. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric oxide film is made of an oxide of a valve metal selected from aluminum, tantalum, and niobium. 前記誘電体酸化皮膜が、箔状の弁金属、板状の弁金属、粉体の焼結体のいずれかの表層に形成されている請求項1ないし請求項5記載の固体電解コンデンサ。   6. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric oxide film is formed on a surface layer of any one of a foil-shaped valve metal, a plate-shaped valve metal, and a powder sintered body.
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