專利名稱：固體電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有導(dǎo)電聚合物層的固體電解電容器，所述導(dǎo)電聚合物層作為固體電解質(zhì)層。
背景技術(shù)：
利用固體電解質(zhì)層的固體電解電容器廣泛用于電子設(shè)備，這是因為除了它們的小尺寸和大存儲容量之外，它們的等效串聯(lián)電阻也小。具體地說，利用導(dǎo)電聚合物層作為固體電解質(zhì)層的固體電解電容器的特征在于，與利用二氧化錳或者TCNQ絡(luò)合物作為電解質(zhì)層的電容器相比，它們具有低的等效串聯(lián)電阻，并且近年來它們的產(chǎn)量正在增加。
通常通過在用于保護的外殼內(nèi)部容納電容器元件形成固體電解電容器，并且外殼的形狀形成為適于安裝到電路板上。圖7是常規(guī)使用的卷繞型電容器元件(1)的示意圖。該卷繞型電容器元件(1)具有通過卷繞帶狀陽極箔(21)、帶狀陰極箔(22)和帶狀電絕緣隔膜(23)形成的卷繞部分(2)，所述帶狀電絕緣隔膜(23)夾在該陽極箔和陰極箔之間。對于陽極箔(21)來說，使用電子管金屬箔例如鋁、鉭、鈮或者鈦。蝕刻陽極箔(21)的表面，并且形成介電氧化膜。對于陰極箔(22)來說，通常也使用電子管金屬箔。捆綁膠帶(24)粘貼在卷繞部分(2)的側(cè)面，以防止卷繞部分散開。由鋁制成的端子(31)和(32)分別連接到陽極箔(21)和陰極箔(22)。陽極引線(41)通過接頭端子(31)電連接到陽極箔(21)，陰極引線(42)通過接頭端子(32)電連接到陰極箔(22)。
圖8是使用上述電容器元件(1)的垂直芯片型固體電解電容器的截面圖。在該視圖中，簡化了電容器元件(1)的截面。在該電容器元件(1)中，在陽極箔(21)和陰極箔(22)之間形成固體電解質(zhì)層，然后將該電容器元件(1)容納到金屬圓柱形容器(11)中。該金屬容器(11)例如由鋁制成。設(shè)置密封橡膠(12)以便封閉金屬容器(11)的開口。例如，密封橡膠(12)由丁基橡膠制成。確保密封開口，并且確保通過壓緊金屬容器(11)的側(cè)壁并且向內(nèi)彎曲金屬容器(11)的末端，形成一卷曲部分(13)，從而固定密封橡膠(12)。
蓋狀基板(14)固定在金屬容器(11)的一端。該基板(14)例如由絕緣塑料制成。陽極引線(41)和陰極引線(42)都穿透密封橡膠(12)和基板(14)。在這些引線(41)和(42)從基板(14)突出的地方，將這些引線塑形，以便分別制成陽極端子((61)和陰極端子(62)。電極(61)和(62)具有平板形狀，并且設(shè)置在基板(14)的表面上。
固體電解電容器用于各種電子設(shè)備中，并且將固體電解電容器安裝在這些電子設(shè)備的電路板上。對于一直在變小和變薄的電子設(shè)備來說，例如筆記本PC和移動信息終端(PDA)，需要更密集和更薄的電路板，據(jù)此，也需要更小和更薄的固體電解電容器。因此，為了滿足該需求，希望使常規(guī)固體電解電容器的密封橡膠(12)和基板(14)的厚度更小。應(yīng)注意，難以使電容器元件(1)自身尺寸更小。由于電容器元件(1)的形狀直接關(guān)系到該固體電解電容器的電性能，難以在保持預(yù)定電性能的同時改變該形狀。
但是，對于上述固體電解電容器來說，密封橡膠(12)需要具有某一厚度值或者更大的厚度值，以防止大氣中的潮氣到達該電容器元件(1)?；?14)也需要具有某一厚度值或者更大的厚度值，以便得到耐沖擊的理想的耐久性。因此，在試圖通過減小密封橡膠(12)和基板(14)的厚度使該固體電解電容器更小和更薄方向存在限制。此外，在金屬容器(11)中必須形成卷曲部分(13)，以便在該金屬容器(11)中固定該密封橡膠(12)。但是固體電解電容器的高度增加了卷曲部分(13)的高度。
隨著引線(41)和(42)從卷繞部分(2)到電極端子(61)和(62)的長度變得更短，該固體電解電容器的等效串聯(lián)電阻變得更小。然而，由于密封橡膠(12)和基板(14)需要至少具有某一厚度，因此不可能縮短引線(41)和(42)以降低等效串聯(lián)電阻。由于固體電解電容器的優(yōu)點是小的等效串聯(lián)電阻，因此理想的是使這些引線(41)和(42)對等效串聯(lián)電阻的貢獻最小。
為了解決這些問題獲得了本發(fā)明，以便提供更小的更薄的固體電解電容器，其中引線對等效串聯(lián)電阻的貢獻小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的固體電解電容器包括電容器元件和由絕緣樹脂制成并且覆蓋該電容器元件的外殼，其中該電容器元件包括通過將具有形成在其表面上的介電氧化膜的陽極箔、陰極箔和夾在該陽極箔和陰極箔之間的隔板卷繞在一起形成的卷繞部分；導(dǎo)電聚合物層形成在陽極箔和陰極箔之間；電連接到該陽極箔的陽極引線和電連接到陰極箔的陰極引線從該卷繞部分延伸，穿透外殼并且分別連接到設(shè)置在外殼表面上的陽極端子和陰極端子。
此外，除了上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的固體電解電容器可以具有覆蓋卷繞部分而不電連接陽極引線和陰極引線的金屬層或者由防水樹脂例如氟樹脂和硅樹脂制成、覆蓋該卷繞部分的涂層。
此外，在本發(fā)明的固體電解電容器中，固定到電路板、由金屬制成的輔助接頭可以設(shè)置在設(shè)置有陽極端板和陰極端板的外殼表面上。
通過用由樹脂制成的外殼覆蓋卷繞部分，在常規(guī)固體電解電容器中使用的密封橡膠、卷曲部分和基板不再需要。由于這些厚度不增加樹脂的厚度，因此可以使設(shè)置有陽極引線和陰極引線的一側(cè)的固體電解電容器的厚度更薄。此外，由于引線長度縮短，因此引線對等效串聯(lián)電阻的貢獻變得更小。
通過用由金屬或者防水樹脂制成的涂層覆蓋該卷繞部分，顯著降低了透過外殼到達卷繞部分的潮氣量，可以使由于潮氣而導(dǎo)致的電容器性能的變化非常小。
例如，在需要抗震動的汽車中安裝的電子設(shè)備中，除了陽極端子和陰極端子之外，通過在外殼表面上設(shè)置輔助接頭，并且通過焊接將該輔助接頭以及這些端子接合到電路板上，可以更穩(wěn)固地將固體電解電容器固定到電路板上。
附圖的簡要說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的第一工作例的透視圖。
圖2是沿著包含圖1的A-A’線垂直平面切割的、根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的第一工作例的截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的第二工作例的截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的第三工作例的截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明具有輔助接頭的固體電解電容器的透視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的透視圖，該固體電解電容器具有帶有兩級結(jié)構(gòu)的外殼。
圖7是電容器元件的示意圖。
圖8是常規(guī)固體電解電容器的截面圖。
實施本發(fā)明的最佳方式下面參考


本發(fā)明的工作例。與常規(guī)固體電解電容器相同或者類似的結(jié)構(gòu)元件用相同的符號表示。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的第一工作例的透視圖。圖2是該電容器的截面圖。通過由絕緣樹脂制成的外殼(5)覆蓋電容器元件(1)。對于絕緣樹脂來說，例如使用環(huán)氧樹脂。外殼(5)的形狀基本上是矩形固體的形狀，陽極端子(61)和陰極端子(62)放置在形成在外殼(5)的一個表面上的缺口(51)和(51)中。電極端子(61)和(62)不直接放置在外殼(5)的平坦表面上，但是通過將這些電極端子(61)和(62)放置在缺口(51)和(51)中，進一步降低了固體電解電容器的高度。陽極引線(41)和陰極引線(42)從電容器元件(1)一直延伸到形成了缺口(51)和(51)的外殼(5)的表面。這些引線(41)和(42)穿過外殼(5)，并且到達缺口(51)和(51)的底面，分別與陽極端子(61)和陰極端子(62)連接。
按如下方式制造根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器。首先，制造如圖7所示的電容器元件(1)。該電容器元件(1)的結(jié)構(gòu)如上面所描述的。此外，由于陽極箔(21)通過氧化大表面積的電子管金屬(在本工作例中是鋁)并且將其切割為帶制成，因此介電氧化膜沒有形成在該切割表面上。因此，如圖7所示，在制成電容器元件(1)的卷繞結(jié)構(gòu)之后再在該陽極箔(21)的切割表面上形成介電氧化膜。然后，在280℃熱處理該電容器元件(1)之后，將其浸入包含n-丁醇作為稀釋劑的3，4-亞乙二氧基噻吩和三(對甲苯磺酸)鐵(III)的混合溶液中，以便通過化學(xué)聚合在陽極箔(21)和陰極箔(22)之間形成介質(zhì)聚合物層。在該工作例中，導(dǎo)電聚合物層由聚噻吩功能聚合物制成，但是也可以使用聚吡咯或者聚苯胺功能聚合物作為功能聚合物。
接著，如圖7所示，當陽極引線(41)和陰極引線(42)豎直立在電容器元件(1)的接頭端子(31)和(32)上，通過從它們的末端到引線(41)和(42)的基本上中央附近進行壓力加工形成平坦的陽極端子(61)和陰極端子(62)。接著，通過注射模制形成由環(huán)氧樹脂制成的外殼(5)，使其覆蓋該電容器元件(1)。在形成外殼(5)之前，優(yōu)選將脫模劑涂覆到電極端子(61)和(62)上，以便當進行注射模制時容易除去粘到電極端子(61)和(62)上的樹脂。形成外殼(5)之后，彎曲陽極端子(61)和陰極端子(62)的底端，并且將這些端子(61)和(62)分別放在已經(jīng)形成在外殼(5)表面上的缺口上。
在該工作例中，在形成了陽極端子(61)和陰極端子(62)之后制作覆蓋電容器元件(1)的外殼(5)。但是也可以先形成外殼(5)，然后壓力加工陽極引線(41)和陰極引線(42)，以便形成陽極端子(61)和陰極端子(62)，接著彎曲這些端子(61)和(62)。還可以獨立于陽極引線(41)和陰極引線(42)形成陽極端子(61)和陰極端子(62)，并且通過焊接連接這些端子(61)和(62)與相應(yīng)的陽極引線(41)和陰極引線(42)。
圖3是本發(fā)明的第二工作例的截面圖。該第二工作例的固體電解電容器的特征在于，除了第一工作例的結(jié)構(gòu)之外，用金屬層(7)覆蓋電容器元件(1)的卷繞部分(2)的表面。此外，為了避免陽極引線(41)和陰極引線(42)電連接，或者，換句話說，為了避免接頭端子(31)和(32)形成物理接觸，在接頭端子(31)和(32)突出的表面上不形成金屬層(7)。在該工作例中，在電容器元件(1)的表面上形成導(dǎo)電聚合物層之后，將該電容器元件(1)容納在圓柱形容器中。使得該鋁金屬層(7)圍繞該電容器元件(1)。容器的厚度大約與圖8所示的金屬容器(11)的厚度相同，高度大約與電容器元件(1)的卷繞部分(2)的高度(也就是隔板(23)的寬度)相同。
例如，形成金屬層(7)的另一種方式是通過在電容器元件(1)的表面上涂覆金屬膏或者通過在電容器元件(1)的表面上粘附金屬箔形成。
也可以僅在電容器元件(1)的卷繞部分(2)的任意側(cè)面上或者在與接頭端子(31)和(32)突出的面相對的面上形成金屬層(7)。該金屬層(7)可以形成在接頭端子(31)和(32)突出的面上，但是，在這種情況下，需要電絕緣金屬層(7)和接頭端子(31)和(32)。
圖4是本發(fā)明的第三工作例的截面圖。該第三工作例的固體電解電容器的特征在于，除了第一工作例的結(jié)構(gòu)之外，電容器元件(1)的卷繞部分(2)被樹脂層(8)覆蓋。該薄樹脂層(8)通過涂覆氟樹脂或者通過噴涂形成在卷繞部分(2)的表面上。形成該樹脂涂層(8)的目的是防止潮氣進入該電容器元件(1)。因此，優(yōu)選使用防水樹脂例如氟樹脂或者硅樹脂作為該樹脂層(8)。
圖5是本發(fā)明的固體電解電容器的透視圖，其中為上述第一至第三工作例的結(jié)構(gòu)配置兩個嵌埋在外殼(5)中的兩個板狀輔助接頭(52)和(52)。該輔助接頭(52)和(52)是可以焊接的金屬板例如銅板或者其表面被這種金屬覆蓋的塑料板，并且它們嵌埋在放置陽極端子(61)和陰極端子(62)的外殼(5)的表面中。當在電路板上安裝該固體電解電容器時，這些輔助接頭(52)和(52)通過焊接連接到該電路板上的由可以焊接的金屬制成的接頭上。因此，本工作例的固體電解電容器通過在4個位置焊接連接到電路板上。輔助接頭(52)和(52)還可以通過將金屬膏涂覆到外殼(5)的表面上形成。
圖6是本發(fā)明的固體電解電容器的透視圖，其中上述第一至第三工作例的結(jié)構(gòu)中的外殼(5)具有兩級結(jié)構(gòu)。在圖6所示的工作例中，外殼(5)是兩級形狀的，即，不同尺寸的兩個矩形固體放置在彼此的頂部上。放置陽極端子(61)和陰極端子(62)的矩形固體的側(cè)邊更寬，因此增加了外殼(5)的水平截面積。通過如此設(shè)置外殼(5)，可以增加接合到電路板上的輔助接頭(52)和(52)以及電極端子板(61)和(62)的表面積。由此可以將該固體電解電容器牢固地固定到電路板上。
下面將更具體地說明本發(fā)明的固體電解電容器的工作例。制備常規(guī)的固體電解電容器以及根據(jù)上述第一和第三工作例的固體電解電容器，并且在下表中示出了性能測試的結(jié)果。所有的固體電解電容器都具有4V的額定電壓和150μF的靜電容。電容器元件(1)的直徑為6.3mm。此外，在下表的最左列中列出的固體電解電容器的結(jié)構(gòu)部件的厚度(h1至h9)如圖2至4和8所示。

如該表所示，對于常規(guī)電容器來說，固體電解電容器的高度為5.7mm，但是在本發(fā)明的工作例中僅為3.7mm。換句話說，通過使用本發(fā)明，固體電容器的高度變?yōu)槌Ｒ?guī)電容器高度的30％或者更薄。由于樹脂涂層(8)的厚度比表中所列的結(jié)構(gòu)部件的厚度薄很多，因此當測量第三工作例的固體電解電容器的高度時忽略了涂層(8)的高度。
通過使常規(guī)形式以及工作例的固體電解電容器經(jīng)過60℃和90％的濕度的氣氛1000小時來測試耐濕特性。確定該測試之前和之后的靜電容變化率。如表所示，第一工作例的固體電解電容器的靜電容量在當潮氣透過外殼(5)并且到達電容器元件(1)的測試之后增加10％。另一方面，在第二和第三工作例的固體電解電容器中，由于在電容器元件(1)和外殼(5)之間存在鋁金屬層(7)或者氟樹脂(8)，因此靜電容量的變化率達到值(+2％)，僅次于常規(guī)的電容器(+0.5％)。
上述工作例的描述僅僅是本發(fā)明的說明，并不意味著限制如各權(quán)利要求所描述的本發(fā)明，或者縮小權(quán)利要求的范圍。此外，本發(fā)明的各個部分的結(jié)構(gòu)并不限于上述工作例，各種修改當然也可能在各權(quán)利要求所描述的技術(shù)范圍內(nèi)。
工業(yè)實用性由于電容器元件被由絕緣樹脂制成的外殼包圍，因此本發(fā)明的固體電解電容器是小的并且是薄的。引線對等效串聯(lián)電阻的貢獻也小。此外，由于由金屬層或者防水樹脂制成的涂層包圍電容器元件的卷繞部分，因此降低了透過外殼滲入該卷繞部分的潮氣。
權(quán)利要求
1.一種固體電解電容器，包括電容器元件和由絕緣樹脂制成并且覆蓋該電容器元件的外殼；其中該電容器元件包括通過將具有形成在其表面上的介電氧化膜的陽極箔、陰極箔和夾在該陽極箔和陰極箔之間的隔板卷繞在一起形成的卷繞部分；其中導(dǎo)電聚合物層形成在陽極箔和陰極箔之間；和其中電連接到該陽極箔的陽極引線和電連接到陰極箔的陰極引線從該卷繞部分延伸，穿透外殼并且分別連接到設(shè)置在外殼表面上的陽極端子和陰極端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固體電解電容器，包括覆蓋卷繞部分而不電連接陽極引線和陰極引線的金屬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固體電解電容器，其中用由防水樹脂例如氟樹脂或硅樹脂制成的涂層覆蓋該卷繞部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項的固態(tài)電解電容器，其中固定到電路板上的由金屬制成的輔助接頭設(shè)置在設(shè)置有陽極端板和陰極端板的外殼表面上。
全文摘要
本發(fā)明的固體電解電容器包括電容器元件和由絕緣樹脂制成、覆蓋該電容器元件的外殼。該電容器元件具有通過卷繞帶有形成在其表面上的介電氧化膜的陽極箔、陰極箔和夾在陽極箔和陰極箔之間的隔板而形成的卷繞部分，導(dǎo)電聚合物層形成在陽極箔和陰極箔之間。電連接到陽極箔的陽極引線和電連接到陰極箔陰極引線從卷繞部分延伸，穿過外殼并且電連接到設(shè)置在外殼表面上的陽極端子和陰極端子。
文檔編號H01G9/08GK1643627SQ03805849
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者末永和浩, 藤本和雅, 作田鐵幸 申請人:三洋電機株式會社, 佐賀三洋工業(yè)株式會社