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)明涉及固體電解電容器。技術(shù)背景官能高聚物固體電解電容器相較于其他電解電容器以其優(yōu)異的頻率特性而受到關(guān)注。最近，開發(fā)出一種表面安裝型固體電解電容器，該電容器具有數(shù)百pF的電容，在100kHz頻率范圍內(nèi)低于5mQ的ESR(等效串聯(lián)電阻)和在lOMHz頻率范圍內(nèi)約lpH的ESL(等效串聯(lián)電感)。該固體電解電容器適用于要耦接到CPU(中央處理單元)的供電線的去耦電路。還開發(fā)出一種高電容電容器，其中疊置并并聯(lián)耦接有多個(gè)固體電解電容器。這些固體電解電容器是適用于諸如更高速且更高頻率的個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等的供電線的表面安裝型電容器。固體電解電容器的外部通常用環(huán)氧樹脂成型。然而環(huán)氧樹脂成型存在一些缺陷。傳遞成型通常用作環(huán)氧樹脂成型方法。在該方法中，將環(huán)氧樹脂加熱至15(TC以上并將其置于數(shù)個(gè)大氣壓以上的壓力下。電容器元件承受了過大壓力。這會導(dǎo)致漏電流增加并且發(fā)生電短路。高溫的環(huán)氧樹脂插入電容器元件的電極箔之間。由于電容器元件的聚合物的分離可能導(dǎo)致特性劣化。用作外部模的環(huán)氧樹脂包括用于提高環(huán)氧樹脂填充密度的填充物。在分子水平有許多空隙(void)。這導(dǎo)致防潮性方面的缺陷。在用環(huán)氧樹脂進(jìn)行外覆的情況下，由于安裝時(shí)的加熱可能出現(xiàn)封裝裂紋。為了避免出現(xiàn)封裝裂紋，厚度必須大于與外部尺寸成比例的給定值。因此不可能得到超薄封裝。因此，日本特開2005-116713號公報(bào)(下文中稱為文獻(xiàn)l)披露了一種與傳遞成型不同的成型法。在此方法中，將其中浸漬有單液性環(huán)氧樹脂(singleliquidepoxyresin)的熱壓縮帶貼到聚合元件上。然后使加熱溶解的環(huán)氧樹脂成型。然而，對于根據(jù)文獻(xiàn)1的技術(shù)制造的固體電解電容器來說，由于外部成型材料是環(huán)氧樹脂，因而難以獲得防潮性。因此，電容器元件可以覆蓋以金屬外殼。在此情況下，可改善固體電解電容器的防潮性。然而，為了使用必要改善防潮性并減小ESR。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述情況作出本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種具有高防潮性和低ESR的固體電解電容器。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種固體電解電容器，該固體電解電容器包括基板、電容器元件、金屬蓋、引出端子和絕緣部件。所述基板具有導(dǎo)電性。所述電容器元件設(shè)置在所述基板上。所述金屬蓋耦接到所述基板并覆蓋所述電容器元件。所述引出端子貫穿所述基板并耦接到所述電容器元件的陽極，該引出端子包括用作芯部件的第一導(dǎo)電部件和用于覆蓋所述第一導(dǎo)電部件的第二導(dǎo)電部件。所述絕緣部件設(shè)置在所述基板與所述引出端子之間。所述第一導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率大于所述第二導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率。所述第二導(dǎo)電部件的熱膨脹系數(shù)小于所述絕緣部件的熱膨脹系數(shù)。利用上述結(jié)構(gòu)，所述引出端子的電阻減小，這是因?yàn)樗鲆龆俗泳哂杏伤龅谝粚?dǎo)電部件制成的芯部件，所述第一導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率大于所述第二導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率。因此可以減小根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的ESR。并且由于所述第二導(dǎo)電部件的熱膨脹系數(shù)小于所述絕緣部件的熱膨脹系數(shù)，所以在所述引出端子處可以保持密封性能。因此可以抑制根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器的防潮性的減弱。因此，根據(jù)本發(fā)明的固體電解電容器既具有低ESR還具有高防潮性。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述而變得更加清楚，在附圖中圖1A至圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的固體電解電容器；圖2A至圖2C示出了電容器元件的詳情；以及圖3示出了基板的頂視圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1A至圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的固體電解電容器100。圖1A示出了固體電解電容器100的頂視圖。圖1B示出了固體電解電容器100的截面圖。圖1C示出了固體電解電容器100的仰視圖。固體電解電容器ioo是表面安裝型固體電解電容器。如圖1B所示，在固體電解電容器100的結(jié)構(gòu)中，電容器元件200封裝在外殼10中。外殼10具有其中金屬蓋11設(shè)置在基板12上的結(jié)構(gòu)?？衫猛购阜ǖ葘⒔饘偕w11密封到基板12。金屬帽11由諸如銅、鋁、SPC鋼、鈷鋼或不銹鋼的金屬制成?；?2由具有低透濕性的導(dǎo)電材料制成。基板12例如由諸如銅、鋁、SPC鋼、鈷鋼或不銹鋼的金屬制成，或者由其表面上鍍有金屬層的陶瓷制成。優(yōu)選的是，基板12由容易焊接的材料制成。例如，基板12可以由其表面上涂覆有無電鍍鎳(electrolessnickel)和電解金的SPC鋼制成。在金屬蓋11的內(nèi)表面上可涂覆有絕緣層(未示出)，這樣可以抑制電容器元件200與金屬蓋11之間的電短路。因?yàn)槭褂妹芊庑阅芨吆涂雇獠凯h(huán)境的屏蔽性高的金屬蓋11和基板12來密封電容器元件200，所以根據(jù)本實(shí)施方式的固體電解電容器100具有高防潮性。因此可抑制固體電解電容器100的特性劣化。如圖1B和圖1C所示，在基板12的兩端附近形成有通孔。在每個(gè)通孔中設(shè)置有引出端子31。在引出端子31與通孔之間形成有絕緣部件32。這可以抑制引出端子31與基板12之間出現(xiàn)電短路。絕緣部件32例如由諸如硬質(zhì)玻璃或軟質(zhì)玻璃的玻璃或者橡膠制成。在基板12由諸如具有相對較高熱膨脹系數(shù)的SPC鋼的材料制成的情況下，絕緣部件32優(yōu)選地由軟質(zhì)玻璃制成。另一方面，在基板12由諸如具有相對較低熱膨脹系數(shù)的鈷鋼的材料制成的情況下，絕緣部件32優(yōu)選地由硬質(zhì)玻璃制成。在這些情況下，可以改善外殼10的密封性能。從成本的角度出發(fā)，優(yōu)選的是絕緣部件32由軟質(zhì)玻璃制成。如圖1B和圖1C所示，引出端子31包括具有導(dǎo)電性的芯部件31a，和具有導(dǎo)電性并且沿芯部件31a的長度方向覆蓋該芯部件31a的覆蓋部件31b。芯部件31a的電導(dǎo)率大于覆蓋部件31b的電導(dǎo)率。覆蓋部件31b的熱膨脹系數(shù)小于絕緣部件32的熱膨脹系數(shù)。引出端子31耦接到稍后提及的陽極箔21的引出部分。引出端子31由此用作陽極端子。此處，在引出端子31由具有比絕緣部件32的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的材料制成的情況下，引出端子31處的密封性能劣化。例如，當(dāng)由玻璃制成的絕緣部件32熔融并硬化時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)間的差異導(dǎo)致固體電解電容器100的密封性能劣化。這導(dǎo)致固體電解電容器100的防潮性降低。此處，存在其中引出端子31由具有比絕緣部件32的熱膨脹系數(shù)小的熱膨脹系數(shù)的材料制成的情況。然而，由于普通導(dǎo)電材料不同時(shí)具有低熱膨脹系數(shù)和高電導(dǎo)率，所以引出端子31的電阻增加。結(jié)果，固體電解電容器的ESR增加。然而，利用根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，可以減小引出端子31的電阻，這是因?yàn)樾静考?1a是由電導(dǎo)率比覆蓋部件31b大的材料制成的。因此可以減小固體電解電容器100的ESR。此外，由于覆蓋部件31b的熱膨脹系數(shù)小于絕緣部件32的熱膨脹系數(shù)，因此可以保持引出端子31處的密封性能。因此可以抑制固體電解電容器100的防潮性降低。從而，固體電解電容器100既具有低ESR還具有高防潮性。表1示出了要用作芯部件31a的材料、要用作覆蓋部件31b的材料和要用作絕緣部件32的材料的組合。利用表l中示出的組合，可以減小在100kHz頻率范圍內(nèi)的ESR。并且，表2示出了要用作芯部件31a的其他材料。由于金和銀相對昂貴，因此優(yōu)選地使用純銅、銅合金或鋁作為芯部件31a。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在使用科瓦鐵鎳鈷合金作為覆蓋部件31b并且采用硬質(zhì)玻璃作為絕緣部件32的情況下，因?yàn)榭仆哞F鎳鈷合金與硬質(zhì)玻璃之間的粘性高，所以覆蓋部件31b與絕緣部件32之間的粘性增加。優(yōu)選的是芯部件3la與覆蓋部件31b相接合。例如，優(yōu)選的是芯部件31a與覆蓋部件31b通過冷接合、擴(kuò)散接合等相接合，這是因?yàn)樾静考?1a與覆蓋部件31b之間的接觸電阻減小。優(yōu)選的是，芯部件31a與覆蓋部件31b冶金地相接合。通過組成芯部件31a的材料和組成覆蓋部件31b的材料的熔融處理以及各材料的熱接合處理，可以冶金地將芯部件31a和覆蓋部件31b相接合。在該情況下，可以進(jìn)一步減小芯部件31a與覆蓋部件31b之間的接觸電阻。優(yōu)選的是，引出端子31能容易地焊接。因此優(yōu)選的是，引出端子31的表面涂覆有無電鍍鎳和電解金。基板12在其底面上具有多個(gè)凸部12a。如稍后所提及，每個(gè)凸部12a用作陰極端子。因此可以在基板12下形成配線圖案。并且由于設(shè)置了多個(gè)凸部12a，所以可以防止固體電解電容器在安裝時(shí)發(fā)生移位。由此改善了固體電解電容器的可安裝性。由于基板12的一部分底面并未用作陰極端子，因此凸部12a可僅置于必要的位置上。由此可以減輕基板12的重基板12在電容器元件200側(cè)具有凸部12b。凸部12b是要安放電容器元件200的平面形區(qū)域。由于要安放電容器元件200的區(qū)域是平面形的，因此可以用粘合劑將電容器元件200粘附到基板12上。接著，將參照圖2A至圖2C對電容器元件200進(jìn)行描述。圖2A示出了電容器元件200的頂視圖。圖2B示出了沿圖2A中的線A-A截取的電容器元件200的截面圖。圖2C示出了沿圖2A中的線B-B截取的截面圖。如圖2B和圖2C所示，電容器元件200具有其中疊置有多個(gè)單位元件20的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本實(shí)施方式的電容器元件200中，在基板12上利用導(dǎo)電粘合劑25疊置有兩個(gè)單元元件20?？梢酝ㄟ^控制單位元件20的疊置數(shù)量來控制電容器元件200的電容。粘合劑25由諸如銀的導(dǎo)電材料制成。單位元件20具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，固體電解質(zhì)層22、碳膏層23和引出陰極層24依次疊置在整個(gè)陽極箔21上。陽極箔21由在其表面上形成有電介質(zhì)氧化物層的閥金屬(valvemetal)制成。用于陽極箔21的閥金屬是諸如鋁的金屬?？梢酝ㄟ^對閥金屬的表面進(jìn)行蝕刻處理和化學(xué)轉(zhuǎn)化處理來形成電介質(zhì)氧化物層?？梢酝ㄟ^將在其表面上形成有電介質(zhì)氧化物層的閥金屬切割成給定形狀來形成陽極箔21。在切割過程中，露出陽極箔21端面處的閥金屬，并且在電介質(zhì)氧化物層中形成缺陷。因此必須在露出的閥金屬上形成電介質(zhì)氧化物層?？梢酝ㄟ^在切割后進(jìn)行數(shù)次化學(xué)轉(zhuǎn)化處理和熱處理來在露出的閥金屬上形成電介質(zhì)氧化物層。使用主要含有0.5重量°/。至2重量％的己二酸銨的化學(xué)液體，在與電介質(zhì)氧化物層的形成電壓接近的電壓下進(jìn)行所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。所述熱處理例如是在20(TC至40(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。固體電解質(zhì)層22由官能高聚物制成并形成在陽極箔21的表面上。官能高聚物固體電解質(zhì)由3,4-聚乙烯二氧噻吩(PEDT)等制成。可以通過將可聚合單體和氧化劑浸漬到陽極箔中來形成官能高聚物固體電解質(zhì)。將對固體電解質(zhì)的形成方法加以描述。將含有要形成為固體電解質(zhì)的單體和氧化劑的混合液體浸漬到陽極箔21中。所述單體是含有易揮發(fā)溶劑的混合溶劑。混合溶劑中單體的濃度在1重量％到50重量％的范圍內(nèi)。所述濃度優(yōu)選地在10重量％至35重量°/。的范圍內(nèi)。在醇溶劑中含有40重量％至60重量％的氧化劑。在本實(shí)施方式中，使用含有60重量％氧化劑的溶劑。然后，使浸漬到陽極箔中的混合液體熱聚合，并形成固體電解質(zhì)層22。此外，如圖2A和圖2B所示，在固體電解質(zhì)層22的露出區(qū)域上形成有絕緣層26。該絕緣層26防止固體電解質(zhì)從固體電解質(zhì)層22中流出。絕緣層26例如由諸如硅樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等的絕緣合成樹脂制成。引出陰極層24例如由銀膏制成。在本實(shí)施方式中，使用粘合劑25將較低側(cè)的單位元件20的引出陰極層24電耦接到基板12。并且，基板12和金屬蓋11用作陰極。因此外殼10整體用作陰極。因此，可以減小固體電解電容器100的ESL。每個(gè)陽極箔21在其兩端處具有陽極導(dǎo)引部21a。利用焊接使各單位元件20的陽極導(dǎo)引部21a通過條狀金屬板27相互耦接。通過激光焊接等將底部位置處的條狀金屬板耦接到引出端子31。接著，將對引出端子31的位置和形狀進(jìn)行描述。圖3示出了基板12的頂視圖。如圖3所示，多個(gè)引出端子31設(shè)置在基板12的兩端部處。引出端子31在電容器元件200側(cè)具有接觸部31c。接觸部31c的橫截面積比引出端子31的主體的橫截面積大。因此可以減小陽極導(dǎo)引部21a與引出端子31之間的接觸電阻。結(jié)果導(dǎo)致ESR減小。并且可以用粘合劑將引出端子31粘附到條狀金屬板27。如圖3所示，為了使引出端子31與條狀金屬板27之間的接觸面積最大，優(yōu)選的是由接觸部31c形成的區(qū)域與條狀金屬板27的區(qū)域基本上相同。在該情況下，可以減小引出端子31與條狀金屬板27之間的接觸電阻?？梢酝ㄟ^擠壓引出端子31在電容器元件200側(cè)的端部來形成接觸部31c。在本實(shí)施方式中，芯部件31a對應(yīng)于第一導(dǎo)電部件，而覆蓋部件31b對應(yīng)于第二導(dǎo)電部件。實(shí)施例制造了根據(jù)上述實(shí)施方式的固體電解電容器。研究了其特性。(實(shí)施例)在實(shí)施例中，制造了圖1A至圖IC所示的固體電解電容IOO。導(dǎo)電粘合劑25由粘性銀膏制成?；?2由其表面上涂覆有無電鍍鎳和電解金的SPC鋼制成。絕緣部件32由軟質(zhì)玻璃制成，所述軟質(zhì)玻璃是蘇打-鋇-基材料并具有95X10'7(1/K)的熱膨脹系數(shù)。覆蓋部件31b由含有50重量％鐵和50重量％鎳的鎳-鐵合金制成，并具有分別為95X1(T7(1/K)和50X1(T8Qm的熱膨脹系數(shù)和電阻。芯部件31a由電阻為1.67X10-8Qm的純銅制成。采用熔化銅和熔化鎳-鐵合金的提煉處理以及對銅和鎳-鐵的熱接合處理來制得引出端子31。無電鍍鎳和電解金涂覆在覆蓋部件31b的表面上。芯部件31a的直徑為0.39mm。引出端子31的直徑為1mm。金屬蓋11由在其表面上涂覆有電解鎳-鐵的金屬制成。使用凸焊法將金屬蓋11焊接到基板12上，從而密封固體電解電容器100。在根據(jù)本實(shí)施例的電容器元件200中，疊置有四個(gè)單位元件20。根據(jù)本實(shí)施例的固體電解電容器的電容為2.5V1000(iF。(比較例)在比較例中，將上述鎳-鐵合金用作引出端子。在比較例中，弓l出端子不包括由其他材料制成的芯部件。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例相同。根據(jù)本比較例的固體電解電容器的電容為2.5V1000nF。(分析)表3示出了根據(jù)實(shí)施例和比較例的固體電解電容器的電容、tan5、漏電流和ESR。制造了三十個(gè)根據(jù)實(shí)施例和比較例的電容器，表3中的每個(gè)值均顯示為其平均值。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如表3所示，對于根據(jù)實(shí)施例的固體電解電容器而言，相比根據(jù)比較例的固體電解電容器，ESR顯著減小。這可能是因?yàn)橐龆俗拥碾娮栌捎诰哂懈邔?dǎo)電率的芯部件而減小。此外，對于根據(jù)實(shí)施例的固體電解電容器而言，電容大、tan5低且漏電流小。本發(fā)明不限于所具體披露的實(shí)施方式，而是包括其他不背離本發(fā)明范圍的實(shí)施方式和變型。本發(fā)明基于在2006年10月13日提交的日本專利申請第2006-279477號，通過引用將其全部內(nèi)容并入于此。權(quán)利要求1.一種固體電解電容器，該固體電解電容器包括具有導(dǎo)電性的基板；設(shè)置在所述基板上的電容器元件；耦接到所述基板并覆蓋所述電容器元件的金屬蓋；貫穿所述基板并耦接到所述電容器元件的陽極的引出端子，該引出端子包括用作芯部件的第一導(dǎo)電部件和用于覆蓋所述第一導(dǎo)電部件的第二導(dǎo)電部件；以及設(shè)置在所述基板與所述引出端子之間的絕緣部件，其中所述第一導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率大于所述第二導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率；并且所述第二導(dǎo)電部件的熱膨脹系數(shù)小于所述絕緣部件的熱膨脹系數(shù)。2.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，所述第一導(dǎo)電部件與所述第二導(dǎo)電部件相接合。3.如權(quán)利要求2所述的固體電解電容器，其中，所述第一導(dǎo)電部件與所述第二導(dǎo)電部件冶金地相接合。4.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，設(shè)置有多個(gè)所述引出端子。5.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，所述基板具有用作陰極端子的凸部。6.如權(quán)利要求5所述的固體電解電容器，其中所述基板具有多個(gè)所述凸部；并且所述多個(gè)凸部之間的區(qū)域?yàn)榘夹巍?.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，所述引出端子的面積在與所述電容器元件的陽極相接觸的接觸部變大。8.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，所述第一導(dǎo)電部件由銅或銅合金制成。9.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中，所述絕緣部件由軟質(zhì)玻璃或硬質(zhì)玻璃制成。10.如權(quán)利要求l所述的固體電解電容器，其中所述第一導(dǎo)電部件由銅制成；所述第二導(dǎo)電部件由鎳-鐵合金制成；并且所述絕緣部件由軟質(zhì)玻璃制成。11.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中，所述基板、所述金屬蓋和所述電容器元件的陰極是相互電導(dǎo)通的。12.如權(quán)利要求ll所述的固體電解電容器，其中，所述金屬蓋焊接到所述基板。13.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中，所述電容器元件具有單位元件，在該單位元件中，在由閥金屬制成的陽極箔的表面上形成有官能高聚物固體電解質(zhì)層、碳膏和陰極層。14.如權(quán)利要求13所述的固體電解電容器，其中所述電容器元件具有其中疊置有多個(gè)所述單位元件的結(jié)構(gòu)；并且位于底部位置處的單位元件的陰極層與所述基板是電導(dǎo)通的。全文摘要本發(fā)明提供了一種固體電解電容器。該固體電解電容器包括基板、電容器元件、金屬蓋、引出端子和絕緣部件。所述基板具有導(dǎo)電性。所述電容器元件設(shè)置在所述基板上。所述金屬蓋耦接到所述基板并覆蓋所述電容器元件。所述引出端子貫穿所述基板并耦接到所述電容器元件的陽極，該引出端子包括用作芯部件的第一導(dǎo)電部件和用于覆蓋所述第一導(dǎo)電部件的第二導(dǎo)電部件。所述絕緣部件設(shè)置在所述基板與所述引出端子之間。所述第一導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率大于所述第二導(dǎo)電部件的電導(dǎo)率。所述第二導(dǎo)電部件的熱膨脹系數(shù)小于所述絕緣部件的熱膨脹系數(shù)。文檔編號H01G9/15GK101162654SQ200710152429公開日2008年4月16日申請日期2007年10月11日優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日發(fā)明者水谷敏行,石塚英俊,船橋稔,越后忠幸申請人:富士通媒體部品株式會社