发明名称 固体电解电容器及其制方法
摘要 本发明提供一种在介质氧化被膜上形成有导电性聚合物组成物层之固体电解电容器及其制法,其特征乃在该聚合物组成物层中含有选自(l)烷氧基取代一磺酸阴离子;(2)杂环磺酸阴离子及(3)脂族多环化合物之阴离子之至少一种有机阴离子作为掺杂物(dopant)或并含有其他具有掺杂物性能之阴离子。本发明之固体电解电容器具有优异之耐电压特性、高频特性、tanδ、漏电流、耐热性等。
申请公布号 TW434602 申请公布日期 2001.05.16
申请号 TW088108231 申请日期 1999.05.20
申请人 昭和电工股份有限公司 发明人 门田隆二;井厚;泽口彻;大英树;白根浩朗;小沼博;古田雄司
分类号 H01G9/00;H01B1/12;B32B15/08;C08G61/12 主分类号 H01G9/00
代理机构 代理人 杜汉淮 台北巿吉林路二十四号九楼I室
主权项 1.一种在介质氧化被膜上形成有含有电子共轭 构造之导电性聚合物组成物层之固体电解电容器, 其特征乃在该聚合物组成物层中含有选自(1)由碳 原子数1-12之直链或支链之饱和或不饱和烷氧基之 至少一个以上取代之烷氧基取代一磺酸阴离子; (2)具有5节或6节之杂环之杂环化合物之磺酸阴离 子(以下称为杂环磺酸阴离子);及(3)脂族多环化合 物之阴离子之至少一种有机阴离子作为掺杂物。2 .如申请专利范围第1项所述之固体电解电容器,其 中作为掺杂物之该有机阴离子系由碳原子数1-12之 直链或支链之饱和或不饱和烷氧基之至少一个以 上取代之烷氧基取代一磺酸阴离子。3.如申请 专利范围第2项所述之固体电解电容器,其中烷氧 基取代一磺酸之芳香族环氢原子系由选自卤原 子、硝基、氰基及三卤甲基中之至少一种取代基 取代之烷氧基取代磺酸。4.如申请专利范围第1 项所述之固体电解电容器,其中作为掺杂物之该有 机阴离子为杂环磺酸阴离子。5.如申请专利范围 第4项所述之固体电解电容器,其中该杂环磺酸阴 离子之杂环骨架系选自一种含有吗、啶、 、味唑、喃、1,4-二恶烷、苯并咪唑、苯并 唑硫、苯并异恶唑、苯并三唑及苯并喃之化学 构造之化合物6.如申请专利范围第4项所述之固体 电解电容器,其中该杂环磺酸阴离子系在其化学构 造内含有一个以上之烷基磺酸取代基。7.如申请 专利范围第1项所述之固体电解电容器,其中作为 掺杂物之该有机阴离子系脂肪族多环化合物之阴 离子。8.如申请专利范围第1项所述之固体电解电 容器,其中该有机阴离子系对导电性聚合物之全反 覆单元以0.1-50莫耳%范围含存者。9.如申请专利范 围第8项所述之固体电解电容器,其系除上述之有 机阴离子以外,尚含有具有掺杂物性能之氧化剂的 还原体阴离子0.1-10莫耳%范围。10.如申请专利范围 第9项所述之固体电解电容器,其中该氧化剂的还 原体阴离子系硫酸阴离子。11.如申请专利范围第1 项所述之固体电解电容器,其中该导电性聚合物组 成物层之导电性聚合物系含有下式(I)所示之反覆 构造单元: (I) 式中:取代基R1及R2各独立的代表由氢、C1-C6之直链 或支链之饱和或不饱和烃基、或C1-C6直链或支链 之饱和或不饱和烷氧基、羟基、卤原子、硝基、 氰基、三卤甲基、苯基及取代苯基选出之任1个一 价基;又,上述之取代基R1及R2可在任意之位置互相 结合形成至少1个二价链用以形成至少1个以上之5- 7节环之饱和或不饱和之环状构造;X代表杂原子S、 O、Se、Te或NR3,其中R3为C1-C6直链或支链之饱和或不 饱和烃基、苯基、或C1-C6之直链或支链之饱和或 不饱和烷氧基;又上述R1.R2及R3之烷基、烷氧基之 链中亦可任意的含有羰基键、醚键、酯键、醯胺 键及亚胺基键;而代表0-1。12.如申请专利范围第 11项所述之固体电解电容器,其中式(I)之反覆构造 单元为如下式(II)所示: (II) 式中:取代基R4及R5各独立的代表C1-C6直链或支链之 饱和或不饱和烃基、或C1-C6之烃基在任意之位置 互相结合形成含有式中记载之二个氧原子之至少 一个以上之5-7节之杂环构造之取代基;又形成上述 环构造之范围包含取代乙烯撑基或取代0-苯撑基 等之化学构造;代表0-1。13.一种如申请专利范围 第1项所述之在介质氧化被膜上形成有含有n电子 共轭构造之导电性聚合物组成物层之固体电解电 容器之制造方法,其系在介质氧化被膜上藉氧化剂 将聚合性单体化合物聚合之方法,其特征包括;令 下式(III)所示之聚合性单体化合物: (III) (式中:取代基R1.R2及X系与上式(I)所定义者同) 在选自(1)由C1-C12之直链或支链之饱和或不饱和烷 氧基之至少一个以上取代之烷氧基取代一磺酸 阴离子;(2)具有5节或6节之杂环之杂环化合物之磺 酸阴离子(称为杂环磺酸阴离子);(3)脂肪族多环化 合物之阴离子之至少一种可提供有机阴离子之化 合物之存在下进行该聚合反应。14.如申请专利范 围第13项所述之固体电解电容器之制造方法,其中 式(III)之聚合性单体化合物系下式(IV)所示之化合 物: 式中:R4及R5系与上式(II)所定义者相同。15.如申请 专利范围第13或14项所述之固体电解电容器之制造 方法,其进一步包括:将形成有介质氧化被膜层之 阀作用金属阳极箔浸渍于含有聚合物单体化合物 之溶液中之步骤;及浸渍于含有氧化剂及上述有机 阴离子之溶液中之步骤。16.如申请专利范围第13 或14项所述之固体电解电容器之制造方法,其进一 步包括:将形成有介质氧化被膜层之阀作用金属阳 极箔浸渍于含有氧化剂之溶液中之步骤;及浸渍于 含有聚合性单体化合物及上述有机阴离子之溶液 中之步骤。17.如申请专利范围第13或14项所述之固 体电解电容器之制造方法,其进一步包括:将形成 有介质氧化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含 有氧化剂之溶液之后,浸渍于含有聚合性单体化合 物及上述有机阴离子之溶液之步骤。18.如申请专 利范围第13或14项所述之固体电解电容器之制造方 法,其进一步包括:将形成有介质氧化被膜层之阀 作用金属阳极箔浸渍于含有聚合性单体化合物之 溶液后,浸渍于含有氧化剂及上述有机阴离子之溶 液之步骤。19.如申请专利范围第13或14项所述之固 体电解电容器之制造方法,其进一步包括:将形成 有介质氧化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含 有氧化剂及上述有机阴离子之溶液后,浸渍于含有 聚合性单体化合物之溶液之步骤。20.如申请专利 范围第13或14项所述之固体电解电容器之制造方法 ,其进一步包括:将形成有介质氧化被膜层之阀作 用金属阳极箔浸渍于含有聚合性单体化合物及上 述有机阴离子之溶液后,浸渍于含有氧化剂之溶液 之步骤。21.如申请专利范围第13或14项所述之固体 电解电容器之制造方法,其进一步包括:将形成有 介质氧化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含有 氧化剂及上述有机阴离子之溶液后,浸渍于含有聚 合性单体化合物之溶液之步骤多次反覆实行之步 骤。22.如申请专利范围第13或14项所述之固体电解 电容器之制造方法,其进一步包括:将形成有介质 氧化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含有聚合 性单体化合物及上述有机阴离子之溶液后,浸渍于 含有氧化剂之溶液之步骤多次反覆实行之步骤。 23.如申请专利范围第13或14项所述之固体电解电容 器之制造方法,其进一步包括:将形成有介质氧化 被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于氧化剂之溶液 后,浸渍于含有聚合性单体化合物及上述有机阴离 子之溶液之步骤多次反覆实行之步骤。24.如申请 专利范围第13或14项所述之固体电解电容器之制造 方法,其进一步包括:将形成有介质氧化被膜层之 阀作用金属阳极箔浸渍于含有聚合性单体化合物 之溶液后,浸渍于含有氧化剂及上述有机阴离子之 溶液之步骤多次反覆实行之步骤。25.如申请专利 范围第13或14项所述之固体电解电容器之制造方法 ,其进一步包括:将形成有介质氧化被膜层之阀作 用金属阳极箔浸渍于含有氧化剂及上述有机阴离 子之溶液后,浸渍于含有聚合性单体化合物之溶液 之步骤多次反覆实行之后,再实行洗净及乾燥之步 骤。26.如申请专利范围第13或14项所述之固体电解 电容器之制造方法,其进一步包括:将形成有介质 氧化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含有聚合 性单体化合物及上述有机阴离子之溶液后,浸渍于 含有氧化剂之溶液之步骤多次反覆实行之后,再实 行洗净及乾燥之步骤。27.如申请专利范围第13或14 项所述之固体电解电容器之制造方法,其进一步包 括:将形成有介质氧化被膜层之阀作用金属阳极箔 浸渍于含有氧化剂之溶液后,浸渍于含有聚合性单 体化合物单体化合物及上述有机阴离子之溶液之 步骤多次反覆实行之后,再实行洗净及乾燥之步骤 。28.如申请专利范围第13或14项所述之固体电解电 容器之制造方法,其进一步包括:将形成有介质氧 化被膜层之阀作用金属阳极箔浸渍于含有聚合性 单体化合物之溶液后,浸渍于含有氧化剂及上述有 机阴离子之溶液之步骤多次反覆实行之后,再实行 洗净及乾燥之步骤。29.如申请专利范围第13项所 述之固体电解电容器之制造方法,其中该有机阴离 子系由C1-C12之直链或支链之饱和或不饱和烷氧基 之至少一个以上取代之烷氧基取代一磺酸阴离 子。30.如申请专利范围第29项所述之固体电解电 容器之制造方法,其中烷氧基取代一磺酸之芳香 族环氢原子系由选自卤原子、硝基、氰基、三卤 甲基之至少一种取代基取代之烷氧基取代磺酸 。31.如申请专利范围第13项所述之固体电解电容 器之制造方法,其中有机阴离子系杂环磺酸阴离子 。32.如申请专利范围第31项所述之固体电解电容 器之制造方法,其中该杂环磺酸阴离子之杂环骨架 系选自一种含有吗、啶、、味唑、喃 、1,4-二恶烷、苯并咪唑、苯并唑硫、苯并异恶 唑、苯并三唑及苯并喃之化学构造之化合物。 33.如申请专利范围第31项所述之固体电解电容器 之制造方法,其中该杂环磺酸阴离子系在化学构造 中含有至少一个以上之烷基磺酸取代基。34.如申 请专利范围第13项所述之固体电解电容器之制造 方法,其中该有机阴离子为脂肪族多环化合物之阴 离子。35.如申请专利范围第13项所述之固体电解 电容器之制造方法,其中该氧化剂为过硫酸盐。36. 如申请专利范围第1项所述之固体电解电容器,其 中该固体电解质层之至少一部分系呈层状构造。 37.如申请专利范围第36项所述之固体电解电容器, 其中该至少一部分呈层状构造之该固体电解层层, 系形成于介质被膜上之外部表面成形成于外部表 面及微细孔部分内。38.如申请专利范围第36或37项 所述之固体电解电容器,其中在该层状构造之层间 之至少一部分系具有空间部。39.如申请专利范围 第36或37项所述之固体电解电容器,其中形成该层 状构造之固体电解质之各层的厚度系在0.01-5m之 范围,而该固体电解质层之总厚度系在1-200m之范 围。图式简单说明: 第一图为使用阀作用金属箔之本发明的代表性电 容器之纵断面图; 第二图为实施例29所制备之具有形成有导电性聚 合物层之细微构造之铝箔断面之扫描电子显微镜 照片(5,000倍)。
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