固体电解电容器及其制造方法技术

本发明专利技术的固体电解电容器（１）是在电极（２）和电极（２６）之间设有形成于电极（２）表层的电介质层（４）和固体电解质层（２０）的固体电解质电容器。固体电解质层（２０）是以邻接电介质层（４）的方式设置，并且由固体电解质所形成，该固体电解质含有共轭系高分子化合物和具有质子供给性官能基的高分子化合物。该固体电解电容器（１）中，产生于电介质层（４）的损伤部（３０）可通过固体电解质的金属氧化能或氧化催化能进行自我修复，形成修复部（３２）。因此随时间劣化的情形减少，并可充分抑制电极间的绝缘不良或发生短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来，电子设备的数字化、小型化、高速化日益加速发展。此状况下，人们对于广泛适用于各种电子设备的高频用途电子部件之一的电解电容器，要求其比现有电容增大的大容量化、高频运作时低阻抗化，并且特别希望其具备运作稳定性、可靠性、以及更高的寿命。一般而言，电解电容器顺序层叠有由铝、钽等构成的所谓阀作用金属层；由在其表面上通过阳极氧化形成的氧化膜构成的电介质层；电解质层；及由石墨和银等构成的导电体层。该电解电容器，根据电解质材料的属性，可大致区分为液体型电解电容器和固体电解电容器两种。前者包括含有液态电解质(电解液)作为电解质材料的电解质层，后者包括含有固态电解质(配盐、导电性聚合物等)作为电解质材料的电解质层。从各种特性的观点将二者进行比较，前者本质上容易因电解质泄漏或蒸发(干涸)引起随时间劣化，相对于此，后者几乎不存在这种问题。基于上述优点，最近对固体电解电容器的研究开发正活跃地进行，尤其从泄漏电流值、阻抗特性、耐热性等观点来看，开发及实用化的热点逐渐从使用二氧化锰、配盐等，急剧转向使用在聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等的共轭系高分子化合物中掺杂有电子供给性、电子吸引性的物质(掺杂剂)的导电性高分子。然而，上述一般性结构的电解电容器中，为了提高电容，故通常将阀作用金属层加以表面粗化、面积扩大化，以致其表面形成微细凹凸形状。因此，其上形成的电介质层也同样成为微细凹凸形状。电介质层会由于电解电容器在无负荷下长期闲置时的自然劣化、和急剧温度变化、电冲击(过电压、逆电压、或施加过大的脉动电流)、物理冲击的附加等主要原因，而可能受到导致其功能消失的极大损伤。若产生该种损伤，电解电容器便会引起泄漏电流增大，进而出现短路的现象。因此，认为电解电容器具有自我修复电介质的损伤部分的特性(以下称“自我修复性”)是必要的。关于这个，在使用上述电解液等的电解电容器中，损伤部分中露出(显露)的阀作用金属会与电解液接触。该电解液中含有离子性分子或化合物，若向电解电容器施加特定的额定电压，则可借助由离子性分子或化合物产生的氧，使阀作用金属氧化，使电介质损伤部再生。相对于此，在固体电解电容器中，实质上离子几乎不会移动。因此，难以实现上述修复功能。在出现极局部的损伤部时，会在该处形成电流路径，随着电流的产生，局部产生焦耳热，该热会使得部分固体电解质非导体化，而可能截断电流路径。然而，在损伤状态、损伤区域很大的情形下无法进行修复，结果便出现致使短路的缺点。因此，对于导电性高分子型的固体电解电容器，已有尝试一方面维持其优良的特性及物理特性，一方面赋予自我修复功能。例如，日本专利特开平11-283874号公报、日本专利特开2000-21689号公报中的记载，提案有兼用电解液与导电性高分子化合物作为电解质的固体电解电容器。
技术实现思路
然而，并用上述现有的电解液和导电性高分子化合物的固体电解电容器，关于电解质中包含电解液的方面，与电解液型的电解电容器并无不同，仍存在难以充分抑制电解液的泄漏或蒸发所引起的随时间劣化的问题。为此，本专利技术是鉴于上述的情况而开发的，其目的是提供既能充分防止装置的随时间劣化，又能充分抑制电极间发生不良绝缘和短路的。本专利技术者们进行精心研究的结果发现通过将特定导电性高分子用作构成固体电解电容器的固体电解质层的材料，可达到上述目的，使本专利技术得以完成。即，根据本专利技术的固体电解电容器，其特征在于，具有第一电极层；形成在第一电极层上的电介质层；与第一电极层对向配置的第二电极层；和，配置在第一电极层和第二电极层之间、与电介质层邻接设置，并且由固体电解质层所形成的固体电解质层，该固体电解质包含共轭系高分子化合物和具有质子供给性官能基的高分子化合物。上述固体电解电容器中使用的固体电解质是构成固体电解质层的物质，该固体电解质层与阀作用金属层(第一电极层)上形成的电介质层邻接，且该固体电解质是含有共轭系高分子化合物和具有质子供给性官能基的高分子化合物的物质。使共轭系高分子化合物中含有具有质子供给性官能基的高分子化合物而得到的固体电解质，具有作为导电性高分子的性质，与现有的导电性高分子同样，可适用于固体电解电容器的电解质层。专利技术者认为，在使用该固体电解质的固体电解电容器中，将固体电解质中包含的具有质子供给性官能基的高分子化合物作为氧化种(剂)发挥作用，或作为周围必定存在的水或氧所引起的金属氧化反应的催化剂起作用。但是，其作用不限定于此。因此，在构成电介质层的氧化膜受到热冲击、或物理的或化学的冲击等损伤了的情形下，在该损伤部位上，电解质层会与阀作用金属层接触，而由上述氧化作用或催化作用使阀作用金属层被氧化能够再生氧化膜。由此，恢复、保持电介质层的绝缘性。因此，发现与现有的固体电解电容器相比，含有该固体电解质的本专利技术的固体电解电容器具有极高的自我修复性。更具体地说，上述固体电解电容器中，上述第一电极层优选是由包含铝、钽、铌、钛或锆的阀作用金属构成的阀作用金属层。还有，具有上述质子供给性官能基的高分子化合物优选具有磺酸基或磷酸基作为质子供给性官能基。进而，作为具有上述质子供给性官能基的骨骼部，优选包含氟代乙烯聚合物、苯乙烯聚合物、(甲基)丙烯酸类聚合物或亚胺类聚合物的物质。更且，具有上述质子供给性官能基的高分子化合物优选具有包含磺酸基的全氟代烷基醚侧链的高分子化合物。此外，本专利技术的所谓“骨骼部”表示上述高分子化合物中除质子供给性官能基以外的部位，可以是直链，也可以是支链。另外，共轭系高分子化合物优选为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃或它们的衍生物。更且，上述固体电解质中，具有质子供给性官能基的高分子化合物相对于100质量份的共轭系高分子化合物，优选为0.01～50质量份，更优选为0.1～45质量份，最优选为0.2～40质量份。此外，本专利技术中，所谓“质量份”实质上等同于重量基准值(“重量份”)(以下同)。具有质子供给性官能基的高分子化合物的含量若低于0.01质量份时，会有自我修复能力不充分的倾向，若超出50质量份时，则有作为固体电解电容器的各种特性(电容、泄漏电流值、阻抗特性、耐热性等)降低至不良程度的倾向。并且，上述固体电解质可通过包括如下工序的方法制造将构成共轭系高分子的单体、与将具有质子供给性官能基的高分子化合物溶解于溶剂中形成的溶液加以混合，调制含单体组合物的调制工序；聚合含单体组合物中的单体的聚合工序；以及在实施聚合工序时或实施后去除溶剂的溶剂去除工序。根据本专利技术的固体电解电容器的制造方法是能有效制造本专利技术的固体电解电容器的方法，其特征在于，包括将阀作用金属的表面粗化或扩大化，形成第一电极层的第一电极层形成工序；将第一电极层的已表面粗化或扩大化的部位，形成电介质层的电介质层形成工序；在电介质层上，供给包含构成共轭系高分子化合物的单体、和将具有质子供给性官能基的高分子化合物溶解于溶剂中形成的溶液的含单体组合物，聚合含单体组合物中的单体，在实施聚合时或实施后，去除溶剂，形成固体电解质层的固体电解质层形成工序；在固体电解质层上，层叠导电性部件，形成第二电极层的第二电极层形成工序。该情形下，实施第二电极层形成工序后，希望进一步具有实施老化处理的后处理工序。在此，本专利技术的固体电解电容器的电介质层配置在阀作用金属层和固体电解质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体电解电容器，其特征在于，具有：第一电极层；形成在所述第一电极层上的电介质层；与所述第一电极层对向配置的第二电极层；和配置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，与所述电介质层邻接设置，并且由固体电解质所构成的固体电解质层，该固体电解质含有共轭系高分子化合物和具有质子供给性官能基的高分子化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-2-10 032908/20031.一种固体电解电容器，其特征在于，具有第一电极层；形成在所述第一电极层上的电介质层；与所述第一电极层对向配置的第二电极层；和配置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，与所述电介质层邻接设置，并且由固体电解质所构成的固体电解质层，该固体电解质含有共轭系高分子化合物和具有质子供给性官能基的高分子化合物。2.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于，所述第一电极层是由包含铝、钽、铌、钛或锆的阀作用金属所构成的阀作用金属层。3.如权利要求1或2所述的固体电解电容器，其特征在于，所述质子供给性官能基是磺酸基或磷酸基。4.如权利要求1～3中任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，具有所述质子供给性官能基的高分子化合物中结合所述官能基的骨骼部是含有氟代乙烯聚合物、苯乙烯聚合物、(甲基)丙烯酸类聚合物或亚胺类聚合物的物质。5.如权利要求1～4中任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，具有所述质子供给性官能基的高分子化合物是具有包含磺酸基的全氟烷基醚侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川浩昭，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]