專利名稱：固體電解電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有由導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的固體電解質(zhì)層的固體電解電容器及其制造方法。
已有技術(shù)現(xiàn)有的固體電解電容器的截面構(gòu)成為如圖2所示。為了容易理解圖1、圖2，夸張表現(xiàn)各層厚度。
圖2中，具有蝕刻處理引起的粗糙面化層14的閥作用金屬13由設(shè)置在粗糙面化層14上的阻抗材料19區(qū)分為陽極突出部12和電容器元件部11。
電容器元件部11在粗糙面化層14的表面利用陽極氧化設(shè)置電介質(zhì)氧化保護(hù)膜15，在該電介質(zhì)氧化保護(hù)膜15上依次形成固體電解質(zhì)層16、碳層17、銀漆層18。在陽極突出部12和電容器元件部11分別連接引線端子(未圖示)，電容器元件整體利用模成形被外裝樹脂覆蓋。
作為形成固體電解質(zhì)層16的方法，公知的有利用電解氧化聚合形成的方法和、利用化學(xué)氧化聚合形成的方法。在電解氧化聚合法的情況下，在電介質(zhì)氧化保護(hù)膜15上預(yù)先形成二氧化錳層，在該二氧化錳層上形成固體電解質(zhì)層16。另外，在化學(xué)氧化聚合法的情況下，在電介質(zhì)氧化保護(hù)膜15上直接形成固體電解質(zhì)層16。
在圖2所示的固體電解電容器中，具有粗糙面化層14的閥作用金屬13由阻抗材料19區(qū)分為陽極突出部12和電容器元件部11。但是，有時(shí)會經(jīng)阻抗材料19和粗糙面化層14的間隙，固體電解質(zhì)層16從電容器元件部11到達(dá)陽極突出部12而引起絕緣不良，或破壞絕緣。
為了解決該問題，研究了加寬阻抗材料19的形成寬度，或采用與閥作用金屬13的密合性高的材料等。但是，對于個(gè)數(shù)多的批量生產(chǎn)通常很難得到穩(wěn)定的效果，從成本上也難以達(dá)到穩(wěn)定的低絕緣不良率。
本發(fā)明的固體電解電容器及其制造方法是為了解決上述問題而提出的，其目的在于采用比較簡單的方法，大幅度降低因?qū)щ娦愿叻肿訉拥竭_(dá)陽極突出部而引起絕緣不良或破壞絕緣的比率。并且，本發(fā)明的目的在于提供既解決上述問題，又不損壞現(xiàn)有的生產(chǎn)性的固體電解電容器及其制造方法。
發(fā)明概述本發(fā)明的固體電解電容器是由(A)有在具有粗糙面化層的閥作用金屬構(gòu)成的陽極的外表面的一部分形成的電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層、在電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層上形成的固體電解質(zhì)層、在固體電解質(zhì)層上形成的導(dǎo)體層構(gòu)成的陰極部和、設(shè)置在陽極的外表面的剩余部的陽極突出部的電容器元件和、(B)分別連接到電容器元件的陰極部和陽極突出部的引線端子和、(C)以引線端子的一部分分別露在外部的狀態(tài)覆蓋上述電容器元件的外裝樹脂構(gòu)成的固體電解電容器。本發(fā)明的固體電解電容器在粗糙面化層的一部分形成第1分離帶和第2分離帶，同時(shí)在上述第1、第2分離帶的表面設(shè)有絕緣部件。根據(jù)本發(fā)明，不會因固體電解質(zhì)層到達(dá)陽極突出部而引起絕緣不良，可以大幅度降低絕緣破壞。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于不需要特別的工具、加工方法，所以可以得到不損壞現(xiàn)有的生產(chǎn)性的固體電解電容器。
附圖的簡要說明圖1A是表示本發(fā)明的實(shí)施例的鋁電解電容器的電容器元件結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖1B是同一電容器元件的分離帶部的主要部分?jǐn)U大截面圖。
圖2是表示現(xiàn)有的固體電解電容器的電容器元件結(jié)構(gòu)的截面圖。
發(fā)明的實(shí)施例以下，根據(jù)


本發(fā)明。
實(shí)施例1圖1表示本發(fā)明的實(shí)施例1的鋁固體電解電容器的電容器元件的結(jié)構(gòu)。圖1A為截面圖、圖1B為各分離帶部的主要部分?jǐn)U大截面圖。圖1A中，(X)為電容器元件的陰極部、(Y)為分離帶部、(Z)為陽極突出部。
上述電容器元件的陰極部(X)由利用電化學(xué)粗糙面化鋁箔而形成的粗糙面化層1、在粗糙面化層1的表面形成的電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層2、在電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層2表面上形成的固體電解質(zhì)層3、在固體電解質(zhì)層3上形成的碳層4和、在碳層4上形成的銀漆層5構(gòu)成。
另外，分離帶部(Y)由使鋁箔的粗糙面化層1的一部分的表面積比粗糙面化層1的表面積小的第1分離帶6、使第1分離帶6的一部分的表面積更小的第2分離帶7和、覆蓋該第2分離帶7，同時(shí)在第1分離帶6的表面形成的絕緣部件8構(gòu)成。絕緣部件8形成為與第1分離帶6的寬度相同或更窄。
在此所述的使粗糙面化層1的表面積更小是利用壓縮、切削、熔化等減少粗糙化處理形成的鋁箔的多孔質(zhì)部分。
以下說明具體的各部分的形成方法。首先，電化學(xué)蝕刻處理大小3mm×4mm的鋁箔，形成粗糙面化層。
接著，通過采用0.3％磷酸二氫氨水溶液，在施加電壓12V、水溶液溫度70℃的條件下進(jìn)行30分鐘的陽極氧化，在鋁箔的粗糙面化層1的表面形成電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層2。
接著，在形成了粗糙面化層1的鋁箔的規(guī)定位置進(jìn)行加壓，壓縮形成第1分離帶6。接著，對第1分離帶6的一部分再進(jìn)行加壓、壓縮形成第2分離帶。利用該操作，鋁箔多孔質(zhì)部分幾乎都被壓縮，在第2分離帶7的部分事實(shí)上消除多孔質(zhì)部分。本實(shí)施例中，為了塞住第2分離帶7，在第1分離帶6的表面涂敷耐熱性硅類黏合劑，在其之上粘貼耐熱膠形成絕緣部件8。這樣，由第1、第2分離帶6、7區(qū)分陰極部(X)和陽極突出部(Z)，同時(shí)利用絕緣部件8堵塞殘留一點(diǎn)的多孔質(zhì)部分。
另外，也可以粘貼預(yù)先涂敷耐熱性硅類黏合劑的耐熱膠來形成上述絕緣部件8。
接著，將上述陰極部(X)浸漬到硝酸錳30％水溶液，自然干燥之后，在300℃下熱分解處理10分鐘，形成成為固體電解質(zhì)層3的一部分的錳氧化物層。
接著，在單吡咯和丙萘磺酸鈉分別含有0.5mol/立升和0.1mol/立升的水溶液添加作為溶劑的水和作為pH調(diào)整劑的丙磷酸酯，將固體電解質(zhì)形成用的聚合溶液的PH調(diào)整為2。在該聚合溶液中浸漬電容器元件的陰極部(X)，在陰極部(X)的表面接觸聚合用電極，進(jìn)行電解氧化聚合，形成由導(dǎo)電性高分子(聚吡咯)構(gòu)成的固體電解質(zhì)層3。
之后，在該固體電解質(zhì)層3的表面涂敷、干燥膠態(tài)碳混濁液而形成碳層4，涂敷干燥銀漆而形成銀漆層5，制造電容器元件。碳層4和銀漆層5形成成為陰極突出部的導(dǎo)體層。
最后，在上述電容器元件的導(dǎo)體層安裝陰極引線，另一方面，在陽極突出部也安裝陽極引線，為了各引線端子的一部分露出而用環(huán)氧樹脂外裝，制造鋁固體電解電容器。
實(shí)施例2實(shí)施例1中，除了利用激光加工熔化、固化形成第2分離帶7以外，其它與實(shí)施例1相同地制造了鋁固體電解電容器。
實(shí)施例3實(shí)施例1中，除了利用切削加工去除鋁箔的粗糙面化層，露出鋁箔的材料而形成第2分離帶7以外，其它與實(shí)施例1同樣地制造了鋁固體電解電容器。
實(shí)施例4實(shí)施例1中，除了第1分離帶6和第2分離帶7的表面涂敷絕緣性高分子涂料，并進(jìn)行干燥固化形成絕緣部件8以外，其它與實(shí)施例1同樣地制造了鋁固體電解電容器。
另外，使用的絕緣性高分子涂料為以聚氨基酸乙酯樹脂為主成分的涂料，并以噴墨方式(VIDEOJET制EXCEL170i)涂敷該涂料。
實(shí)施例5實(shí)施例1中，除了用乙稀二羥基單噻吩代替了固體電解質(zhì)形成用聚合溶液的單吡咯以外，其它與實(shí)施例1同樣地制造了鋁固體電解電容器。
實(shí)施例6上述實(shí)施例1中，除了用十二烷苯磷酸鈉代替了固體電解質(zhì)形成用聚合液的丙萘磺酸鈉以外，其它與實(shí)施例1同樣地制造了鋁固體電解電容器。
表1示出比較這樣得到的實(shí)施例1～6的鋁固體電解電容器和、現(xiàn)有的固體電解電容器的成為產(chǎn)品基本的電性能和漏流成品率的結(jié)果。用于測定的電容器的規(guī)格為6.3V、47μF。各測定數(shù)值為200個(gè)樣品的平均值。

從表1可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1～6的鋁固體電解電容器與現(xiàn)有的鋁固體電解電容器相比，基本的電性能相同，但對于漏流成品率，本發(fā)明的鋁固體電解電容器有明顯改善。
上述實(shí)施例1中，利用加壓壓縮形成的第1分離帶6、第2分離帶7和、絕緣部件8，壓縮、封閉了鋁箔的多孔質(zhì)部分。因此，通過抑制以聚合溶液為主的陰極至陽極側(cè)的路徑，保持兩極間的絕緣阻抗，可以消減不需要的漏流。
如實(shí)施例2和實(shí)施例3所示，利用激光加工熔化、固化形成第2分離帶7的場合、利用切削加工去除了多孔質(zhì)部分形成的場合等也同樣抑制陰極至陽極側(cè)的路徑。像這樣，與這些加工方法無關(guān)，通過形成第1分離帶6和第2分離帶7，可以改善漏流成品率。
如實(shí)施例4所示，作為絕緣部件8，除了耐熱膠之外，涂敷絕緣性高分子涂料，并干燥固化形成也可以得到與耐熱膠相同的結(jié)果。另外，上述說明中，采用噴墨機(jī)涂敷涂料，但在涂敷時(shí)可以任意選用一般使用的涂敷法、印刷法、噴濺法。
從實(shí)施例5和6的結(jié)果，作為導(dǎo)電性高分子的材料除了吡咯以外采用噻吩等雜環(huán)化合物也可以得到同樣效果。
實(shí)施例1～6中說明了利用電解氧化聚合形成了固體電解質(zhì)層3的情況，但此外作為形成固體電解質(zhì)層3的方法也可以使用化學(xué)氧化聚合法。
在實(shí)施例1～6中作為閥作用金屬的例子示出了鋁，但也可以采用鉭、鈮、鋯、鈦的任一個(gè)或這些復(fù)合體或合金。
如上所述，本發(fā)明的固體電解電容器具有在設(shè)有粗糙化表面形成的粗糙面化層的閥作用金屬構(gòu)成的陽極的外表面一部分形成設(shè)置電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層、固體電解質(zhì)層、導(dǎo)體層的陰極部和、設(shè)置在陽極的外表面的剩余部的陽極突出部的電容器元件中，將用于將上述陽極分離成陽極突出部和、陰極部的第1分離帶和第2分離帶設(shè)置在粗糙面化層的一部分，同時(shí)在該第1、第2分離帶的表面設(shè)置絕緣部件。防止第1分離帶、第2分離帶和、絕緣部件浸透到作為陰極部件材料的導(dǎo)電性高分子的陽極突出部。因此，可以大幅度降低固體電解質(zhì)層到達(dá)陽極突出部產(chǎn)生絕緣不良或破壞絕緣的比率。而且，由于本發(fā)明的制造方法不包括復(fù)雜的工藝，所以可以得到不損壞現(xiàn)有的生產(chǎn)生的固體電解電容器。
權(quán)利要求
1.一種固體電解電容器，其特征在于具有(A)電容器元件，有在具有粗糙面化層的閥作用金屬構(gòu)成的陽極的外表面的一部分形成的電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層、在電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層上形成的固體電解質(zhì)層、在固體電解質(zhì)層上形成的導(dǎo)體層構(gòu)成的陰極部和、設(shè)置在上述陽極的外表面的剩余部的陽極突出部；(B)引線端子，分別連接到上述電容器元件的陰極部和陽極突出部和；(C)外裝樹脂，以引線端子的一部分分別露在外部的狀態(tài)覆蓋上述電容器元件，在上述粗糙面化層的一部分形成第1分離帶和第2分離帶，同時(shí)在上述第1、第2分離帶的表面設(shè)有絕緣部件。
2.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述第2分離帶的面積小于上述第1分離帶的面積。
3.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述第1分離帶為上述粗糙面化層壓縮形成的，或熔化、固化形成的。
4.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述第2分離帶為上述第1分離帶壓縮形成的，或熔化、固化形成的，或上述閥作用金屬的基體材料露出形成的。
5.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述陰極部和上述陽極突出部間的上述絕緣部件的寬度與上述第1分離帶相同或更窄，并且比上述第2分離帶的寬度寬。
6.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述絕緣部件為具有黏合劑的帶狀絕緣部件或絕緣性高分子材料。
7.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述閥作用金屬至少是鉭、鈮、鋯、鈦的任一個(gè)或這些復(fù)合體或合金。
8.如權(quán)利要求7所述的固體電解電容器，其特征在于上述閥作用金屬為箔。
9.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其特征在于上述固體電解質(zhì)層為聚吡咯、聚噻吩、或這些電介質(zhì)。
10.一種固體電解電容器的制造方法，其特征在于具有粗糙面化閥作用金屬的表面的工藝；在上述粗糙面化的閥作用金屬的表面形成電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層的工藝；在上述粗糙面化的閥作用金屬的表面形成分離陽極突出部和陰極部的第1分離帶的工藝；在上述第1分離帶形成第2分離帶的工藝；在上述第1分離帶和上述第2分離帶上形成絕緣部件的工藝；在上述電介質(zhì)氧化保護(hù)膜層表面形成固體電解質(zhì)層的工藝；在上述固體電解質(zhì)層表面形成導(dǎo)體層的工藝；在上述陽極突出部和上述導(dǎo)體層分別安裝引線端子的工藝和；露出上述部分引線端子地用外裝樹脂覆蓋上述閥作用金屬體的工藝。
11.如權(quán)利要求10所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述第2分離帶的面積小于上述第1分離帶的面積。
12.如權(quán)利要求10所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述第1分離帶和第2分離帶是利用加壓加工形成的。
13.如權(quán)利要求10所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述第2分離帶是加壓加工，熔化、固化上述第1分離帶形成的，或切削上述第1分離帶形成的。
14.如權(quán)利要求10所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于用絕緣性高分子材料覆蓋上述第2分離帶，同時(shí)在第1分離帶的表面粘貼帶狀絕緣部件。
15.如權(quán)利要求10所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述絕緣部件為絕緣性高分子材料。
16.如權(quán)利要求15所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述絕緣高分子材料以聚氨基酸乙酯樹脂為主成分。
17.如權(quán)利要求15所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于上述絕緣高分子材料是涂敷涂料之后固化形成的。
18.如權(quán)利要求17所述的固體電解電容器的制造方法，其特征在于可以利用噴墨法、涂敷法、印刷法、噴濺法中的一個(gè)涂敷上述涂料。
全文摘要
設(shè)有(A)具有在閥作用金屬構(gòu)成的陽極的外表面的一部分形成的氧化保護(hù)膜層(1)和、在氧化保護(hù)膜層上形成的固體電解質(zhì)層(2)和、在固體電解質(zhì)層上形成的導(dǎo)體層構(gòu)成的陰極部和、設(shè)置在陽極外表面的剩余部的陽極突出部的電容器元件和、(B)分別連接到上述電容器元件的陰極部和陽極突出部的引線端子和、(C)以引線端子的一部分分別露在外部的狀態(tài)覆蓋上述電容器元件的外裝樹脂構(gòu)成的固體電解電容器。本發(fā)明的固體電解電容器在粗糙面化層的一部分形成第1分離帶(6)和第2分離帶(7)，同時(shí)在上述第1、第2分離帶的表面設(shè)有絕緣部件(8)。
文檔編號H01G9/008GK1396609SQ02141009
公開日2003年2月12日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者小島利邦, 倉貫健司, 只信一生, 杉本尊央, 小畑康弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社