專利名稱：：電容器用電極箔及使用該電極箔的固體電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用于各種電子設(shè)備的電容器中，特別是將導(dǎo)電性高分子用于固體電解質(zhì)的巻繞型的電容器用電極箔及使用該電極箔的固體電解電容器。
背景技術(shù)：
：隨著電子設(shè)備的高頻化，在作為電子設(shè)備的一種的電解電容器方面，也要求比以往的在高頻領(lǐng)域的阻抗特性方面更優(yōu)越的大電容化的電解電容器。為了應(yīng)對(duì)這種要求，討論過各種將電傳導(dǎo)度高的導(dǎo)電性高分子用于固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)電容器。另外，對(duì)應(yīng)大電容化的要求，與將電極箔層疊的情況比較將基于結(jié)構(gòu)上容易大電容化的巻繞型(在陽(yáng)極箔與陰極箔之間隔著隔離件巻繞而成的結(jié)構(gòu))的導(dǎo)電性高分子用于固體電解質(zhì)的固體電解電容器已被產(chǎn)品化。這樣的固體電解電容器，除了壽命、溫度特性以外，特別是具有優(yōu)越的高頻特性，因此被廣泛采用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的電源回路等。并且，以增大靜電電容c為目的，提出了通過形成自然氧化學(xué)合成膜難的鎳箔等的非可閥金屬箔作為陰極箔使用，從而使陰極靜電電容被實(shí)質(zhì)地?zé)o限放大的技術(shù)。并且，這種技術(shù)內(nèi)容已被(日本)特公平4-7086號(hào)公報(bào)公開。另外，在非可閥金屬的簡(jiǎn)易箔中，由于不能進(jìn)行基于浸蝕處理的粗面化陰極箔和固體電解質(zhì)之間的有效的接觸面積減少，則使作為電容器完成品的等效串聯(lián)電阻值增大。所以，提出了使用在基于浸蝕處理使表面粗面化的鋁箔的表面上覆蓋通過無電解電鍍法將作為非可閥金屬的鎳的鍍覆膜而形成的陰極箔的技術(shù)的提案。還有，這種技術(shù)內(nèi)容已被(日本)登錄專利3439064號(hào)公報(bào)公開。在上述現(xiàn)有的固體電解質(zhì)電容器中，將鎳箔作為陰極箔使用。但是，和普通的作為陰極箔使用的鋁箔相比鎳箔比較昂貴。另外，在基于浸蝕處理使表面粗面化的金屬箔的表面形成有鎳的鍍覆膜的作為現(xiàn)有技術(shù)的無電解鍍覆法中，難以使鍍覆膜的厚度變薄。由此，難以均勻地形成鎳的鍍覆膜至粗面化的細(xì)孔內(nèi)部，另外，在lum的厚度會(huì)埋藏有蝕痕。而且，通過存在于粗面化的金屬箔的表面的氧化被膜也難以確保與鎳鍍覆膜的粘結(jié)強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用簡(jiǎn)單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)大電容化以及等效串聯(lián)電阻的低電阻值，并且廉價(jià)且高可靠性的固體電解電容器。本發(fā)明的電容器用電極箔具有由可閥金屬箔構(gòu)成的基材；和形成于該基材表面的由所述鎳和鎳氧化物構(gòu)成的鎳層。另外，本發(fā)明的固體電解電容器構(gòu)成如下通過將表面粗面化之后形成有電介體氧化被膜層的鋁制的陽(yáng)極箔和鋁制的陰極箔在它們之間隔著隔離件巻繞而形成的元件；和由含浸于該元件的陽(yáng)極箔和陰極箔之間的導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的固體電解質(zhì)。并且，上述陰極箔用于本發(fā)明的電容器用電極箔。制作將該電容器用電極箔用作陰極箔、將導(dǎo)電性高分子作為固體電解質(zhì)使用的固體電解電容器時(shí)，陰極箔的靜電電容削減而成為不顯現(xiàn)，僅由陽(yáng)極箔作為電容而被顯現(xiàn)從而能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度的電容擴(kuò)大。另外，包含于上述鎳層的鎳氧化物由于是半導(dǎo)體而具有導(dǎo)電性，對(duì)于等效串聯(lián)電阻值的降低有很大貢獻(xiàn)。由于在鎳層的表面存在鎳氧化物，在對(duì)于隔離件碳化處理時(shí)和回流焊作業(yè)時(shí)的加熱也幾乎沒有由于氧化而使等效串聯(lián)電阻值上升的情況，因此，可實(shí)現(xiàn)防蝕性的提高，以及與固體電解質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度的提咼。另外，對(duì)上述鎳層而言，通過利用蒸鍍形成鍍層時(shí)產(chǎn)生的熱而形成作為可閥金屬箔的鋁、鎳及氧的擴(kuò)散層，所以可提高可閥金屬箔和鎳層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。進(jìn)而，容易大幅度減薄鎳層的厚度。因此，能夠用簡(jiǎn)單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的大電容化以及等效串聯(lián)電阻的低電阻值。圖1A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的構(gòu)成的剖視圖。圖IB是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的構(gòu)成的截面的詳細(xì)放大圖。圖2是使用本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的固體電解電容器的局部剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電容器用電極箔的構(gòu)成的剖視圖。圖中1-基材(可閥金屬箔)，la-鋁，2-鎳層，2a-僅由鎳構(gòu)成的層，3-由鋁氧化物(AL-O)構(gòu)成的自然氧化被膜層，4-由鎳氧化物(Ni-O)構(gòu)成的氧化被膜層，5-由鎳、鋁、氧(Ni-AL-O)構(gòu)成的擴(kuò)散層。具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式l)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔進(jìn)行說明。圖1A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的構(gòu)成的剖視圖。在圖1A中，基材1由作為可閥金屬的鋁箔構(gòu)成。鎳層2由分別形成于基材1的兩面的表面的鎳和鎳氧化物構(gòu)成。圖1B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的構(gòu)成的截面的詳細(xì)放大圖。在圖1B中，在由鋁箔構(gòu)成的基材1的表面上形成有鋁la和由氧化鋁(AL-O)構(gòu)成的自然氧化被膜層3。上述由鎳和鎳氧化物構(gòu)成的鎳層2通過僅由鎳構(gòu)成的層2a和由鎳氧化物(Ni-O)構(gòu)成的層4而形成。并且，在上述鋁la的氧化鋁(AL-O)構(gòu)成的自然氧化被膜層3和僅由鎳構(gòu)成的層2a之間至少一部分形成有由鎳、鋁、氧(Ni-AL-O)構(gòu)成的擴(kuò)散層5。在這樣構(gòu)成的電容器用電極箔中，以厚度50um的高純度鋁箔作為基材1使用，并且，通過在真空氣氛中調(diào)整氧濃度后使鎳的微粒子蒸鍍到該基材1的表面，由此形成僅由鎳構(gòu)成的層2a和由鎳氧化物構(gòu)成的層4構(gòu)成的鎳層2(單面厚度是0.1um)。還有，對(duì)于鎳層2的形成而言，除上述蒸鍍法以外，利用濺射法、CVD法等的干式制備法形成也可獲得同樣的效果。另外，如果使上述基材1變薄則可實(shí)現(xiàn)小型化，相反，如果使其變厚則能夠降低等效串聯(lián)電阻值。對(duì)這樣構(gòu)成的本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔而言，由包含于上述鎳層2的鎳氧化物構(gòu)成的層4由于是半導(dǎo)體而具有導(dǎo)電性，對(duì)等效串聯(lián)電阻值的降低有很大貢獻(xiàn)。另外，基于由存在于鎳層2的表面的鎳氧化物構(gòu)成的層4，可提高防蝕性。進(jìn)而，制作將該電極箔作為陰極箔使用、將導(dǎo)龜性高分子作為固體電解質(zhì)使用的固體電解電容器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)與固體電解質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度的提高。對(duì)于基于上述蒸鍍的鎳層2而言，通過利用蒸鍍形成鎳層2時(shí)產(chǎn)生的熱在鋁la的氧化鋁(AL-O)構(gòu)成的自然氧化被膜層3和僅由鎳構(gòu)成的層2a之間生成鋁、鎳及氧的合金。由此，可提高鎳層2和基材1之間的粘結(jié)強(qiáng)度，并容易大幅度減少鎳層2的厚度。因此，能夠用簡(jiǎn)單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的大電容化以及等效串聯(lián)電阻的低電阻值。還有，在本實(shí)施方式l中，上述鎳層2的厚度以0.1um/單面形成，但做成更薄的膜在技術(shù)方面沒有任何問題，也能夠充分得到其效果。另外，相反使厚度變厚，不僅不能得到更大的效果，成本也會(huì)變高。由此，鎳層2的厚度是0.5um/單面以下，優(yōu)選，只要0.1iim/單面即充分。圖2是使用本發(fā)明的實(shí)施方式1的電容器用電極箔的固體電解電容器的局部剖視圖。在圖2中，該電容器用電極箔作為陰極箔12使用。陽(yáng)極箔11由鋁箔構(gòu)成。另外，將陽(yáng)極箔11的表面進(jìn)行浸蝕處理，由此形成粗面化層。然后，在該粗面化層上通過化學(xué)合成處理形成電介體氧化被膜層。隔離件13由電解紙構(gòu)成。在陽(yáng)極箔II與陰極箔12之間隔著該隔離件13將其巻繞而形成電容器元件14。并且，將該電容器元件14加熱后對(duì)上述隔離件13進(jìn)行碳化處理。在配設(shè)于上述電容器元件14的陽(yáng)極箔11和陰極箔12之間的隔離件13上形成有由含浸形成的導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的固體電解質(zhì)。并且，將分別與上述陽(yáng)極箔11和陰極箔12接合并拉出到外部的陽(yáng)極導(dǎo)線15和陰極導(dǎo)線16插通于封口構(gòu)件18，從而插入于有底圓筒狀的鋁殼體17，并將鋁殼體17的開口部密封。還有，上述固體電解質(zhì)通過如下所述的過程作為化學(xué)聚合性導(dǎo)電性高分子即聚乙烯二氧噻吩的固體電解質(zhì)形成，所述過程為向包含作為雜環(huán)式單體的3，4一亞乙二氧基噻吩1份(重量比率)、作為氧化劑的p—甲苯磺酸鐵2份、作為聚合溶劑的n—正丁醇4份而成的溶液中，浸漬電容器元件14之后撈起，然后在85'C下放置60分鐘。但是，本發(fā)明并不限定于此。將測(cè)定這樣進(jìn)行制作的固體電解電容器的電容和等效串聯(lián)電阻值而得的結(jié)果，與作為比較例的現(xiàn)有品(將經(jīng)浸蝕處理的鋁箔用作陰極箔，不形成鎳層)進(jìn)行比較，如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1可明確，對(duì)本實(shí)施方式1的電容器用電極箔而言，將該電容器的電極箔用作陰極箔12，在制作將導(dǎo)電性高分子作為固體電解質(zhì)的固體電解電容器的情況下，與現(xiàn)有品比較發(fā)揮的電容約是2.7倍，等效串聯(lián)電阻值約為1/2的優(yōu)越性能。這是由于，在陰極箔12的表面(兩面)形成有由鎳和鎳氧化物構(gòu)成的鎳層2的構(gòu)成，陰極箔12的靜電電容削減，只有陽(yáng)極箔11作為電容顯現(xiàn)的緣故。由此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)電容的大幅擴(kuò)大和等效串聯(lián)電阻值的大幅降低。另外，由包含在上述鎳層2的鎳氧化物構(gòu)成的層4由于是半導(dǎo)體具有導(dǎo)電性，對(duì)于等效串聯(lián)電阻的降低有很大貢獻(xiàn)。對(duì)應(yīng)于隔離件13碳化處理時(shí)和回流焊作業(yè)時(shí)的加熱幾乎沒有由于氧化而等效串聯(lián)電阻值上升，由于存在于鎳層2的表面的鎳氧化物，可實(shí)現(xiàn)防蝕性的提高，以及與固體電解質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度的提高。并且，對(duì)基于上述蒸鍍而成的鎳層2而言，通過基于蒸鍍而成的鎳層2形成時(shí)產(chǎn)生的熱在由鋁la的氧化鋁(Al-0)構(gòu)成的自然氧化被膜層3和僅由鎳構(gòu)成的層2a之間生成鎳、鋁及氧的合金，由此鎳層2與陰極箔12的粘結(jié)強(qiáng)度變高。另外，由于能夠?qū)㈡噷?的厚度大幅度變薄，所以，能夠用簡(jiǎn)單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的大電容化以及等效串聯(lián)電阻的低電阻值。還有，在本實(shí)施方式l中，上述鎳層2的厚度以0.1um/單面而形成，但做成更薄在技術(shù)方面沒有任何問題，也能夠充分得到其效果。另外，相反即使厚度變厚，不僅不能得到更大的效果，成本也會(huì)變高。由此，鎳層2的厚度是0.5um/單面以下，優(yōu)選是0.1"m/單面即可。另外，在本實(shí)施方式l中，說明了將纖維素纖維作為主體的電解紙構(gòu)成的隔離件13進(jìn)行碳化處理作為隔離件13使用的示例。但是，本發(fā)明并不限定于此，即使以纖維素纖維作為主體的電解紙利用紙力增強(qiáng)處理(聚丙烯酰胺和其衍生物)或使用有機(jī)硅烷耦合劑的表面疏水處理方法，可以不進(jìn)行在30(TC左右的高溫環(huán)境的碳化處理地獲得作為目的的電容器特性。并且，使用以合成纖維作為主體的隔離件13，纖維素纖維在纖維內(nèi)部沒有固體電解質(zhì)的不均，可在電容器元件14內(nèi)均勻地形成固體電解質(zhì)。由此，能夠使在高頻區(qū)域的阻抗更低。對(duì)這樣的合成纖維而言，相對(duì)于形成固體電解質(zhì)時(shí)的聚合液，需要化學(xué)的穩(wěn)定、耐熱性優(yōu)越的材料。優(yōu)選是，例如，聚對(duì)苯二酸乙二醇脂、丙烯酸類、尼龍、聚乙烯醇或這些的衍生體。特別是對(duì)聚對(duì)苯二酸乙二醇脂及其衍生體、或與聚乙烯醇的纖維混抄中，由于與作為固體電解質(zhì)的聚乙二氧撐噻吩(求y工于i/y-才年、乂于才:7二y)的適應(yīng)性好，所以可提高附著力、粘和性。由此，能夠比將由以纖維素纖維作為主體的電解紙構(gòu)成的隔離板13進(jìn)行碳化處理后的物質(zhì)，在高頻區(qū)域的阻抗降低10%以上。對(duì)上述隔離版13的碳化處理，使用了通過將巻繞的電容器元件14進(jìn)行加熱處理的示例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限定于此，將隔離件13單獨(dú)加熱處理后進(jìn)行碳化處理，然后使用該碳化處理結(jié)束的隔離件13進(jìn)行巻繞，由此也能夠制作電容器元件14。并且，將由上述陽(yáng)極箔11和陰極箔12分別引出的陽(yáng)極導(dǎo)線15和陰極導(dǎo)線16穿過未圖示的樹脂制的座板，通過將導(dǎo)線部分折彎能夠做成面安裝型的固體電解電容器。(實(shí)施方式2)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電容器用電極箔進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式2中，與使用上述實(shí)施方式1的圖2進(jìn)行說明的固體電解電容器的陰極箔的構(gòu)成有一部分不同。除此以外的部分和實(shí)施方式1相同，相同的部分用同一符號(hào)并省略其說明，以下只對(duì)不同的部分進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電容器用電極箔的構(gòu)成的剖視圖。在圖3中，將由用作陰極箔12的鋁構(gòu)成的基材1的表面通過浸蝕處理粗面化后形成粗面化層。并且，在該粗面化層的上面形成有由鎳和鎳氧化物構(gòu)成的鎳層2。將測(cè)定這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式2的固體電解電容器的電容和等效串聯(lián)電阻值而得的結(jié)果，與作為比較例的現(xiàn)有品(將經(jīng)浸蝕處理的鋁箔用作陰極箔，并且不形成鎳層)進(jìn)行比較，如表2所示。(表2)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表2可明確，本實(shí)施方式2的固體電解電容器用與實(shí)施方式1相同的現(xiàn)有品比較，發(fā)揮電容約是2.8倍，等效串聯(lián)電阻值約為1/2的優(yōu)越性能。這是由于，將作為陰極箔12的鋁的表面進(jìn)行浸蝕處理后形成粗面化層，并生成鋁和鎳及氧的合金，因此鋁和鎳層2的粘結(jié)強(qiáng)度高，所以可同時(shí)實(shí)現(xiàn)大電容化和等效串聯(lián)電阻的低電阻值化。(實(shí)施方式3)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的電容器用電極箔進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式3中，與使用上述實(shí)施方式1的圖2進(jìn)行說明的固體電解電容器的陰極箔的構(gòu)成有一部分不同。除此以外的部分和實(shí)施方式1相同，相同的部分用同一符號(hào)并省略其說明，以下只對(duì)不同的部分進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式3中，將由形成于陰極箔12的表面的鎳和鎳氧化物構(gòu)成的鎳層2僅形成于陰極箔12的單面的表面上。測(cè)定這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式3的固體電解電容器的電容和等效串聯(lián)電阻值而得的結(jié)果，與作為比較例的現(xiàn)有品(將經(jīng)浸蝕處理的鋁箔用作陰極箔，并且不形成鎳層)進(jìn)行比較，如表3所示。(表3)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表3可明確，本實(shí)施方式3的固體電解電容器與現(xiàn)有品比較，發(fā)揮了電容約是2.6倍，等效串聯(lián)電阻值約為3/4的優(yōu)越性能。這些是均是由于，除了上述實(shí)施方式1同樣的作用效果之外，如果將鎳層2僅形成于陰極箔12的單面的表面，在沒有形成鎳層2的側(cè)表面形成的鋁的電介體氧化膜的靜電電容也實(shí)質(zhì)上被削減。但是，由于鎳層2的形成只在陰極箔12的單面的表面進(jìn)行，所以與上述實(shí)施方式1比，等效串聯(lián)電阻值增大，和現(xiàn)有品成為近似值。由此，鎳層2的形成需要至少在單面的表面上進(jìn)行形成。本發(fā)明的固體電解電容器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)大電容化和等效串聯(lián)電阻的低電阻值化，可用作所有領(lǐng)域的電容器。權(quán)利要求1.一種電容器用電極箔，具有由可閥金屬箔構(gòu)成的基材、和形成于所述基材表面的鎳層。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容器用電極箔，其中，所述鎳層由僅由鎳形成的層和由鎳氧化物形成的層而構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器用電極箔，其中，所述由鎳氧化物形成的層，至少形成于所述僅由鎳形成的層的外表面。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器用電極箔，其中，所述可閥金屬箔由鋁箔構(gòu)成，在所述鋁箔和所述僅由鎳形成的層之間，形成有鋁、鎳及氧的擴(kuò)散層。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器用電極箔，其中，形成于所述基材表面的由所述僅由鎳構(gòu)成的層和所述鎳氧化物構(gòu)成的所述鎳層的厚度為每個(gè)單面0.5ym以下。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容器用電極箔，其中，在所述可閥金屬箔的表面上形成有被粗面化的粗面化層。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器用電極箔，其中，形成于所述基材表面的所述僅由鎳構(gòu)成的層和所述由鎳氧化物構(gòu)成的所述鎳層，形成于所述基材的至少單面。8.—種固體電解電容器，其具有-元件，其是通過將表面粗面化之后形成有電介體氧化被膜層的鋁制陽(yáng)極箔和鋁制的陰極箔在它們之間隔著隔離件巻繞而形成；固體電解質(zhì)，其由含浸于所述元件的所述陽(yáng)極箔和所述陰極箔之間的導(dǎo)電性高分子構(gòu)成；金屬殼體，其收容所述元件和所述固體電解質(zhì)；以及封口構(gòu)件，其密封所述金屬殼體的開口部，其中，所述陰極箔是權(quán)利要求1所述的電容器用電極箔。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體電解電容器，其中，所述隔離件是以纖維素纖維作為主體的電解紙。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體電解電容器，其中，所述隔離件是將以纖維素纖維作為主體的電解紙進(jìn)行碳化處理的碳化紙。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體電解電容器，其中，所述隔離件以合成纖維作為主體。全文摘要提供一種固體電解電容器，其中，在可閥金屬構(gòu)成的基材的表面上設(shè)置僅由鎳形成的層和鎳氧化物形成的鎳層的箔作為陰極箔，并將導(dǎo)電性高分子作為固體電解質(zhì)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可用簡(jiǎn)單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的大電容化以及等效串聯(lián)電阻的低電阻值。文檔編號(hào)H01G9/15GK101354966SQ200810133700公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日發(fā)明者三上和彥,下山由起也,古澤茂孝,松浦裕之,青山達(dá)治申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社