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)明涉及具有固體電解質(zhì)層的固體電解電容器及其制造方法。
以往，這種固體電解電容器具有圖8所示結(jié)構(gòu)。圖8中，固體電解電容器具備包括陽極引出部分2和電容器元件部分3的閥作用金屬5、設置在前述閥作用金屬上的電介質(zhì)氧化膜、設置在前述電介質(zhì)氧化膜上的導電性高分子層、設置在前述導電性高分子上的導電體層、陽極端子6、陰極端子7和外封裝樹脂8。閥作用金屬5具有經(jīng)過腐蝕處理的表面粗化層或多孔層。陽極引出部分2和電容器元件部分3通過設置在閥作用金屬表面的分隔材料1互相分隔。電介質(zhì)氧化膜通過陽極氧化而形成。陽極端子6與陽極引出部分2通電相連。陰極端子7與導電體層通電相連。外封裝樹脂8包覆整個電容器元件，通過模壓成型而覆蓋。
形成導電性高分子層的公知方法包括通過使用了單體的電解氧化聚合而形成的方法，以及利用化學氧化聚合而形成的方法。電解氧化聚合法是指在預先形成于電介質(zhì)氧化膜上的二氧化錳層表面形成導電性高分子層的方法?；瘜W氧化聚合法是指直接在電介質(zhì)氧化膜表面形成導電性高分子層的方法。
但是，圖8所示的固體電解電容器中，具有表面粗化層或多孔層的閥作用金屬通過分隔材料1被分隔成陽極引出部分2和電容器元件部分3，一旦導電性高分子層通過表面粗化層或多孔層的空隙4與陽極引出部分2接觸，就會發(fā)生絕緣不良的現(xiàn)象，或者絕緣性被破壞。因此，提出了增大分隔材料1的寬度或使用具有高粘合性的材料作為閥作用金屬的方法。但是，即使在這種情況下，在進行數(shù)量較多的批量生產(chǎn)時也難以獲得始終穩(wěn)定的生產(chǎn)效果，而且，不易獲得穩(wěn)定的低絕緣不良率，且成本較高。
本發(fā)明提供了一種固體電解電容器及其制造方法，該電容器具有能夠以比較簡單的方法進行生產(chǎn)、可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良的發(fā)生、可防止絕緣性被破壞、以往的生產(chǎn)性不會受到影響等效果。
本發(fā)明的固體電解電容器具備以下6個部分，即具有電容器元件部分、禁止帶和陽極引出部分的陽極體，前述禁止帶用來分隔前述電容器元件部分和前述元件引出部分、具有設置在前述電容器元件部分和前述陽極引出部分間的邊界部分；設置在前述電容器元件部分的電介質(zhì)氧化膜層；設置在前述電介質(zhì)氧化膜層上的導電性高分子層；設置在前述導電性高分子層上的導電體層；與前述陽極引出部分通電相連的陽極端子；與前述導電體層通電相連的陰極端子。
特別理想的狀態(tài)是，前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少一種凹凸層。
特別理想的狀態(tài)是，前述陽極體具有形成了表面粗化層和多孔層中的至少一種的閥作用金屬。
特別理想的狀態(tài)是，前述固體電解電容器還具備設置在前述禁止帶上的分隔材料。
本發(fā)明的固體電解電容器的制造方法包括以下7個步驟(a)提供陽極體，(b)為了形成電容器元件部分和陽極引出部分的邊界部分，在前述陽極體上形成禁止帶，(c)在前述電容器元件部分形成電介質(zhì)氧化膜，(d)在前述電介質(zhì)氧化膜上形成導電性高分子層，(e)在前述導電性高分子層上形成導電體層，(f)使陽極端子與前述陽極引出部分通電相連，(g)使陰極端子與前述導電體層通電相連。
特別理想的狀態(tài)是，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少一種凹凸層的步驟。
特別理想的狀態(tài)是，前述陽極體具有閥作用金屬，提供前述陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少一種凹凸層的步驟。
特別理想的狀態(tài)是，前述方法中包括在前述禁止帶上設置分隔材料的步驟。
利用上述構(gòu)成，能夠以比較簡單的制造方法，獲得具有與以往相同或更好的電性能的固體電解電容器。可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良。可防止絕緣性被破壞。而且，不會影響以往的生產(chǎn)性。即獲得了具有以上效果的固體電解電容器及其制造方法。


圖1(a)為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖1(b)為圖1(a)所示的固體電解電容器元件的主要部分放大剖面圖。圖2(a)為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖2(b)為圖2(a)所示的固體電解電容器元件的主要部分放大剖面圖。圖3(a)為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖3(b)為圖3(a)所示的固體電解電容器元件的主要部分放大剖面圖。圖4(a)為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖4(b)為圖4(a)所示的固體電解電容器元件的主要部分放大剖面圖。圖5(a)為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖5(b)為圖5(a)所示的固體電解電容器元件的主要部分放大剖面圖。圖6為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器元件的組成狀態(tài)和外封裝狀態(tài)的剖面圖。圖7為本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器的制造方法流程圖。圖8為傳統(tǒng)固體電解電容器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖中符號具有以下含義10為陽極體，11、21、31、41、51為電容器元件部分，12、22、32、42、52為禁止帶，19和59為聚硅氧烷材料，13、23、33、43、54為陽極引出部分，14、24、34、44、55為電介質(zhì)氧化膜，15、25、35、45、56為導電性高分子層，16、26、36、46、57為導電體層，53為分隔膠帶。
本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器具備形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層，形成于該層中的至少用于形成陽極引出部分和電容器元件部分的邊界部分的可防止導電性高分子材料滲透的禁止帶，在由禁止帶分隔的電容器元件部分表面上依次設置的電介質(zhì)氧化膜層、導電性高分子層和導電體層，分別與上述陽極引出部分表面和導電體層通電相連的端子。前述表面粗化層或多孔層具有包括凹部和凸部在內(nèi)的凹凸表面。
利用上述構(gòu)成，禁止帶能夠防止導電性高分子層材料的滲透。所以，可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良，更能夠顯著降低達到絕緣被破壞的程度的概率?？色@得不會影響以往生產(chǎn)性的固體電解電容器。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶具有與表面粗化層或多孔層表面接觸而形成的聚硅氧烷材料或聚硅氧烷擴散層，利用該構(gòu)成能夠獲得更好的上述效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述聚硅氧烷材料或聚硅氧烷擴散層由聚硅氧烷二聚物～二十聚物的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷形成。聚硅氧烷具有-(O-Si)n-O-的骨架，Si上連接了R1和R2等烷基。二聚物具有“n”為“2”的結(jié)構(gòu)，二十聚物具有“n”為“20”的結(jié)構(gòu)。由于上述范圍內(nèi)的低分子聚硅氧烷具有所希望的粘性，所以，可確保該低分子聚硅氧烷被設置在禁止帶凹凸表面的凹部和凸部兩者的表面。而且，上述范圍內(nèi)的低分子聚硅氧烷在實際使用時具有良好的耐熱溫度。利用上述構(gòu)成，在獲得上述效果的同時，還顯著提高了防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶由壓縮或凝縮閥作用金屬的凹凸表面而形成的壓縮層或熔融凝縮層構(gòu)成。即，對壓縮層或熔融凝縮層進行加工處理，使其表面積小于閥作用金屬凹凸表面的表面積。通過減小凹凸表面的凹凸差，能夠最大限度地縮小表面粗化層或多孔層的表面積。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可明顯提高防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，禁止帶具有分斷溝，以除去閥作用金屬的表面粗化層或多孔層而使基材露出。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可明顯提高禁止帶的防止導電性高分子材料滲透的效果。
本發(fā)明的另一實施例的固體電解電容器具備形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層，形成于該層中的至少用于形成陽極引出部分和電容器元件部分的邊界部分的可防止導電性高分子材料滲透的禁止帶，設置在上述禁止帶上的分隔材料，在由禁止帶和分隔材料分隔的電容器元件部分表面上依次設置的電介質(zhì)氧化膜層、導電性高分子層和導電體層，分別與上述陽極引出部分表面和導電體層通電相連的端子。分隔材料是指具有電絕緣性的材料。
利用上述構(gòu)成，禁止帶可防止導電性高分子材料的滲透。而且，分隔材料可確保導電性高分子層不會跨越禁止帶而形成。即，禁止帶和分隔材料兩者都可防止導電性高分子材料在陽極引出部分形成導電性高分子層。所以，能夠防止因?qū)щ娦愿叻肿硬牧吓c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良，而且，能夠顯著降低達到絕緣被破壞的程度的概率?？色@得以往生產(chǎn)性不受到影響的固體電解電容器。
特別理想的狀態(tài)是，前述分隔材料是由耐熱性膠帶材料和在耐熱性膠帶材料上形成涂膜時所用的耐熱性粘合劑形成的膠帶。耐熱性粘合劑最好是聚硅氧烷系粘合劑。耐熱性粘合劑以粘合狀態(tài)設置在禁止帶表面。即，聚硅氧烷系粘合劑設置在禁止帶凹凸表面的凹部和凸部表面而形成的聚硅氧烷擴散層被設置在禁止帶表面。聚硅氧烷系粘合劑是指化學結(jié)構(gòu)中含“Si”的聚硅氧烷化合物。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可顯著提高防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述聚硅氧烷擴散層由包含聚硅氧烷二聚物～二十聚物的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷形成。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可穩(wěn)定地獲得防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述分隔材料是由耐熱性膠帶材料和在膠帶材料上形成涂膜時所用的耐熱性聚硅氧烷系粘合劑形成的膠帶，設置該膠帶使其覆蓋禁止帶，膠帶的寬度大于禁止帶的寬度。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可防止形成的導電性高分子層跨越禁止帶，更能夠穩(wěn)定獲得防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶具有加壓處理的壓縮層或熔融凝縮層，它們的表面積小于閥作用金屬的表面粗化層或多孔層的表面積。利用該構(gòu)成不僅能夠獲得上述效果，還可最大限度地減小表面粗化層或多孔層的表面積。因此，可確保獲得明顯的防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶由使閥作用金屬的表面粗化層或多孔層的基材露出而形成的分斷溝構(gòu)成。利用該構(gòu)成能夠獲得上述效果。而且，可確保獲得明顯的防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述閥作用金屬為箔狀結(jié)構(gòu)。利用該構(gòu)成易于縮小表面粗化層或多孔層表面至內(nèi)部的距離。而且，易于在表面粗化層或多孔層表面至內(nèi)部的范圍內(nèi)形成禁止帶。這樣，可獲得上述效果。而且，可進一步確保獲得明顯的防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述閥作用金屬由鋁、鉭、鈮、鋯和鈦中的至少一種，或它們的復合體或它們的合金構(gòu)成。利用該構(gòu)成能夠獲得極好的上述效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述導電性高分子層是單體和摻雜劑的電解氧化聚合生成物，前述單體為5元環(huán)化合物或其衍生物，前述摻雜劑為芳基磺酸。利用該構(gòu)成可獲得極好的上述效果。
本發(fā)明實施例之一的固體電解電容器的制造方法包括以下4個步驟(a)在閥作用金屬表面形成表面粗化層或多孔層等凹凸表面的陽極處理步驟，(b)在上述閥作用金屬的凹凸表面為形成至少陽極引出部分和電容器元件部分的邊界部分的可防止導電性高分子材料滲透的禁止帶的形成預備步驟，(c)在利用上述禁止帶分隔的電容器元件部分表面依次形成電介質(zhì)氧化膜、導電性高分子層和導電體層的元件形成步驟，(d)分別在上述陽極引出部分表面和上述導電體層形成端子的后處理步驟。
利用該構(gòu)成，禁止帶可防止導電性高分子材料向陽極引出部分滲透。能夠容易地制造具有上述特性的固體電解電容器。所以，可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良，還能進一步降低達到絕緣被破壞的程度的概率?？色@得以往的生產(chǎn)性不會受損的固體電解電容器。
特別理想的狀態(tài)是，前述形成禁止帶的預備步驟包括以下2部分在前述閥作用金屬的凹凸表面形成聚硅氧烷涂膜；為了在上述凹凸表面中形成規(guī)定的聚硅氧烷擴散層，將前述聚硅氧烷涂膜以規(guī)定時間放置的控制步驟。利用該構(gòu)成可使聚硅氧烷涂膜完全滲透凹凸表面的凹部和凸部兩者表面，聚硅氧烷擴散層可無空隙地形成于凹凸表面。其結(jié)果是，可獲得極好的上述效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶的預備形成步驟包括通過切削除去部分形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層的步驟。利用該構(gòu)成能夠獲得極好的上述效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶的預備形成步驟包括通過加壓加工壓縮部分形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層的步驟。利用該步驟，通過禁止帶可最大限度地減小表面粗化層或多孔層的表面積。所以，能夠獲得特別理想的上述效果。而且，防止導電性高分子材料滲透的效果也顯著提高。
特別理想的狀態(tài)是，前述禁止帶的預備形成步驟包括通過熔融加工而凝縮部分形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層的步驟。利用該步驟，通過形成的禁止帶可最大限度地減小表面粗化層或多孔層的表面積。所以，能夠獲得特別理想的上述效果。而且，防止導電性高分子材料滲透的效果也顯著提高。
本發(fā)明的另一實施例的固體電解電容器的制造方法包括以下4個步驟在閥作用金屬表面形成表面粗化層或多孔層的陽極處理步驟，在上述閥作用金屬的表面粗化層或多孔層內(nèi)為形成至少陽極引出部分和電容器元件部分的邊界部分的可防止導電性高分子材料滲透的禁止帶、及上述禁止帶上的分隔材料的形成預備步驟，在利用上述禁止帶分隔的電容器元件部分表面依次形成電介質(zhì)氧化膜、導電性高分子層和導電體層的元件形成步驟，分別在上述陽極引出部分表面和上述導電體層上形成端子的后處理步驟。
利用該構(gòu)成，能夠容易地獲得具備禁止帶防止導電性高分子材料滲透效果的固體電解電容器。而且，分隔材料可確保防止形成的導電性高分子層跨越禁止帶。所以，可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良，更能夠顯著降低達到絕緣被破壞的程度的概率。能夠獲得以往的生產(chǎn)性不受到影響的固體電解電容器。
特別理想的狀態(tài)是，前述預備步驟包括以下2個步驟，即在前述形成于閥作用金屬表面的表面粗化層或多孔層上粘合在耐熱性膠帶基材涂上耐熱性聚硅氧烷系粘合劑而形成的膠帶的步驟，以及為在上述表面粗化層或多孔層內(nèi)形成由規(guī)定的聚硅氧烷擴散層構(gòu)成的禁止帶，在規(guī)定時間內(nèi)放置前述粘合的膠帶的控制步驟。利用上述構(gòu)成能夠獲得與上述同樣的良好效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述預備步驟包括通過切削除去部分閥作用金屬的表面粗化層或多孔層，由分斷溝形成禁止帶的步驟；以及其后的粘合分隔膠帶蓋住上述禁止帶的步驟。利用該構(gòu)成能夠獲得與上述同樣的良好效果。而且，設置于前述禁止帶上的分隔材料可防止形成的導電性高分子層跨越禁止帶。因此，可確保防止導電性高分子材料滲透的效果。
特別理想的狀態(tài)是，前述預備步驟包括對部分閥作用金屬的表面粗化層或多孔層進行加壓加工或熔融加工，形成具有壓縮層或熔融凝縮層的前述禁止帶的步驟；以及其后的粘合分隔膠帶蓋住上述禁止帶的步驟。利用該構(gòu)成能夠獲得與上述同樣的良好效果。而且，通過最大限度地減小前述表面粗化層或多孔層的表面積，可確保防止導電性高分子材料滲透的效果。
典型的實施例1圖1(a)為本發(fā)明的典型實施例的鋁制固體電解電容器的結(jié)構(gòu)斜視圖，圖1(b)為主要部分的放大剖面圖。圖1(a)和圖1(b)中，固體電解電容器具備陽極體10、電介質(zhì)氧化膜14、導電性高分子層15和導電體層16。陽極體10具有電容器元件部分11、禁止帶12和陽極引出部分13。該陽極體10由鋁箔制成，該鋁箔具有粗化表面。經(jīng)過粗化的表面具有凹部和凸部的凹凸表面。陽極體10通過禁止帶12與陽極引出部分13分隔。禁止帶12具有設置于凹凸表面的凹部和凸部表面的聚硅氧烷材料19。聚硅氧烷材料19具有聚硅氧烷二聚物～5量體的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷。電介質(zhì)氧化膜14形成于電容器元件部分11表面。由聚吡咯構(gòu)成的導電性高分子層15通過電解氧化聚合形成于上述電容器元件部分11表面。導電性高分子層15上依次層疊形成碳層和銀涂層構(gòu)成的導電體層16。
為了確認具有聚硅氧烷材料19的禁止帶12的效果，制作從設置聚硅氧烷材料19開始到以下步驟進行為止的放置時間不同的各種試樣。即，從設置聚硅氧烷材料19開始到以下步驟進行為止的放置時間分別為24小時、48小時、96小時和144小時的4種試樣。
下面，通過圖1(a)、圖(b)和圖7對具體的制造方法進行說明。圖7是本發(fā)明的實施例之一的固體電解電容器的制造方法流程圖。
圖1(a)、圖1(b)和圖7中，鋁箔進行了腐蝕處理，使用3mm×4mm大小的經(jīng)過腐蝕處理的鋁蝕刻箔，制得具有凹凸表面的陽極體10。然后，在鋁蝕刻箔的除了陽極引出部分13和禁止帶12的區(qū)域，在外加電壓12V、水溶液溫度70℃、60分鐘的條件下，用3％己二酰氨水溶液進行陽極氧化。這樣就在蝕刻箔的電容器元件部分11形成的電介質(zhì)膜14。接著，在具有凹凸表面的陽極體表面涂布聚硅氧烷材料19。利用該步驟可形成附著了聚硅氧烷材料19的禁止帶12。然后，將電介質(zhì)氧化膜14表面浸泡在硝酸錳的30％水溶液中，使其自然干燥后，于300℃進行10分鐘的熱分解處理。利用該步驟，可在導電性氧化膜14表面形成固體電解質(zhì)層一部分，即錳氧化物層。另外，調(diào)制用于形成固體電解質(zhì)層的單體混合液。該單體混合液的制備過程包括以下2個步驟，即預先混合0.5摩爾/升吡咯單體和0.1摩爾/升丙基萘磺酸鈉的步驟，以及添加作為溶劑的水和作為pH值調(diào)整劑的丙基磷酸酯將pH值調(diào)整為2的步驟。上述單體混合液中，一邊使聚合引發(fā)用電極接近電容器元件部分11表面，一邊進行電解氧化聚合。這樣就在電介質(zhì)氧化膜14上形成作為固體電解質(zhì)層的導電性高分子層14。然后，涂布作為陰極引出層的膠體碳懸浮液，并干燥。利用該步驟就形成了碳層。接著，在該碳層上涂布銀糊狀物，然后干燥就形成了銀層。這樣就構(gòu)成了具有碳層和銀層的導電體層16。該導電體層16具有陰極引出部分的作用。然后，用環(huán)氧樹脂對上述形成的試樣進行外封裝，制得固體電解電容器。
此外，本典型實施例中具有閥作用金屬的陽極體使用了鋁箔，但對其無特別限定，可使用鉭、鈮、鋯和鈦等。另外，還可使用通過燒結(jié)金屬粉末而獲得的燒結(jié)體。該燒結(jié)體具有多孔的凹凸表面。
典型實施例2圖2(a)為本發(fā)明的另一典型實施例的鋁制固體電解電容器的斜視圖。圖2(b)為主要部分的放大剖面圖。圖2(a)和圖2(b)中，固體電解電容器具備電容器元件部分21、禁止帶22、陽極引出部分23、電介質(zhì)氧化膜24、導電性高分子層25和導電體層26。電容器元件部分21由鋁箔制成，鋁箔表面具有表面粗化的凹凸表面。禁止帶22具有對鋁箔的凹凸表面進行加壓加工而形成的壓縮部分22。即，壓縮部分22具有比凹凸表面小的表面積。電容器元件21利用禁止帶22與陽極引出部分23分隔。電介質(zhì)氧化膜24形成于電容器元件部分21表面。在電介質(zhì)氧化膜24表面形成了由聚吡咯構(gòu)成的導電性高分子層25。導電性高分子層25上依次層疊形成了碳層和銀涂層構(gòu)成導電體層26。導電性高分子層25和導電體層26等的成膜條件與實施例1相同。
典型實施例3圖3(a)為本發(fā)明的另一典型實施例的鋁制固體電解電容器的斜視圖。圖3(b)為主要部分的放大剖面圖。圖3(a)和圖3(b)中，固體電解電容器具備電容器元件部分31、禁止帶32、陽極引出部分33、電介質(zhì)氧化膜34、導電性高分子層35和導電體層36。電容器元件部分31由鋁箔制成，鋁箔表面具有表面粗化的凹凸表面。禁止帶32具有對鋁箔的凹凸表面進行激光加工而形成的熔融凝縮部分。即，熔融凝縮部分32具有比凹凸表面小的表面積。電容器元件31利用禁止帶32與陽極引出部分33分隔。電介質(zhì)氧化膜34形成于電容器元件部分31表面。在電介質(zhì)氧化膜34表面形成了由聚吡咯構(gòu)成的導電性高分子層35。導電性高分子層35上依次層疊形成了碳層和銀涂層構(gòu)成導電體層36。導電性高分子層35和導電體層36等的成膜條件與實施例1相同。
典型實施例4圖4(a)為本發(fā)明的另一典型實施例的鋁制固體電解電容器的斜視圖。圖4(b)為主要部分的放大剖面圖。圖4(a)和圖4(b)中，固體電解電容器具備電容器元件部分41、禁止帶42、陽極引出部分43、電介質(zhì)氧化膜44、導電性高分子層45和導電體層46。電容器元件部分41由鋁箔制成，鋁箔表面具有表面粗化的凹凸表面。禁止帶42具有對鋁箔的凹凸表面進行切削加工而除去凹凸表面形成的分斷溝42。分斷溝具有削除凹凸部分的形狀，使得鋁箔的基材露出的作用。即，分斷溝42具有比凹凸表面小的表面積。電容器元件41利用禁止帶42與陽極引出部分43分隔。電介質(zhì)氧化膜44形成于電容器元件部分41表面。在電介質(zhì)氧化膜44表面形成了由聚吡咯構(gòu)成的導電性高分子層45。導電性高分子層45上依次層疊形成了碳層和銀涂層構(gòu)成導電體層46。導電性高分子層45和導電體層46等的成膜條件與實施例1相同。
典型實施例5圖5(a)是本發(fā)明的另一典型實施例的鋁制固體電解電容器的斜視圖。圖5(b)為主要部分的放大剖面圖。圖5(a)和圖5(b)中，固體電解電容器具備電容器元件部分51、設置在禁止帶52上的聚硅氧烷材料59、聚硅氧烷系分隔膠帶53、陽極引出部分54、電介質(zhì)氧化膜55、導電性高分子層56和導電體層57。電容器元件部分51由鋁箔制成。鋁箔具有表面粗化的凹凸表面。具有聚硅氧烷二聚物～二十聚物的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷59設置于禁止帶52的凹凸表面。聚硅氧烷系分隔膠帶53粘貼覆蓋在禁止帶52上。聚硅氧烷材料59是上述低分子聚硅氧烷，低分子聚硅氧烷59具有聚硅氧烷粘合材料的作用。即，具有耐熱性膠帶材料53和附著在該耐熱性膠帶材料上的聚硅氧烷系粘合劑59的膠帶設置在鋁箔的凹凸表面，從而形成上述構(gòu)成。
電容器元件51利用禁止帶52、聚硅氧烷材料59和聚硅氧烷系分隔膠帶53與陽極引出部分54分隔。電介質(zhì)氧化膜55形成于電容器元件部分51表面。在電介質(zhì)氧化膜55表面形成了由聚吡咯構(gòu)成的導電性高分子層56。導電性高分子層56上依次層疊形成了碳層和銀涂層構(gòu)成導電體層57。導電性高分子層56和導電體層57等的成膜條件與實施例1相同。本實施例中，為確認分隔膠帶53的效果，制作了分隔膠帶53的寬度幾乎與禁止帶52相同的試樣5A，以及分隔膠帶53的寬度比禁止帶52寬約0.4mm的試樣5B。
典型實施例6圖6為本發(fā)明的實施例之一的固體電解電容器的組成狀態(tài)和外封裝狀態(tài)的剖面圖。由禁止帶61和分隔膠帶62分隔的陽極引出部分64與陽極端子65通電相連。分隔開的電容器元件部分63與陰極端子66通電相連。此外，利用環(huán)氧樹脂形成的外封裝樹脂67模壓成型。然后，沿外封裝樹脂67側(cè)面和底部將突出的陽極端子65和陰極端子66折彎。
典型實施例7對以上制得的各種鋁制固體電解電容器，以及圖8所示的傳統(tǒng)鋁制固體電解電容器的基本電性能和漏電流利用率進行測定。漏電流利用率是指200個試樣中具有4μA以下漏電流的試樣所占的比例。其結(jié)果如表1所示。此外，對典型實施例1～5獲得的200個試樣進行測定，這200個試樣的平均值也列于表1。
表1(額定4V，56μF，200個試樣的平均值，tanδ1KHz的值)
從表1可明顯看出，本典型實施例1～5的鋁制固體電解電容器與以往的鋁制固體電解電容器相比，具有相同或更好的基本電性能。但是，本實施例的鋁制固體電解電容器具有高于以往的鋁制固體電解電容器的漏電流利用率。即，本實施例的鋁制固體電解電容器在具有良好基本電性能的同時，還具有良好的漏電流利用率。也就是說，利用禁止帶可防止導電性高分子層向陽極引出部分的滲透。
特別是對典型實施例1的試樣進行測定的結(jié)果顯現(xiàn)，通過從在禁止帶上設置聚硅氧烷材料開始到其后的電介質(zhì)氧化層形成步驟為止，設置至少放置96小時的控制步驟可顯著提高漏電流利用率。此外，對典型實施例5的試樣進行測定的結(jié)果顯現(xiàn)，通過用寬度大于禁止帶的耐熱性膠帶覆蓋禁止帶，可使漏電流利用率略有提高。但是，使用該較寬的聚硅氧烷系膠帶的效果不如設置禁止帶的效果好。即，寬度大于禁止帶的膠帶可進一步防止形成的導電性高分子層跨越禁止帶而出現(xiàn)滲透。因此，可穩(wěn)定防止導電性高分子層向陽極引出部分的滲透。
此外，用分隔膠帶蓋住典型實施例2的試樣中經(jīng)過加壓加工壓縮形成的禁止帶22，典型實施例3的經(jīng)過激光加工熔融凝縮而形成的禁止帶32，以及典型實施例4的經(jīng)過切削加工而形成的禁止帶的構(gòu)成也具有與以往相同或更好的基本電性能，能夠獲得顯著優(yōu)于以往例子的良好漏電流利用率。
典型實施例8典型實施例1～5中，導電性高分子層是通過電解氧化聚合而形成的，但對其構(gòu)成無特別限定，導電性高分子層也可通過化學氧化聚合法形成。該構(gòu)成也能夠獲得與上述同樣的效果。利用化學氧化聚合法的具體例子如下所述。
對鉭粉進行加壓成型，真空燒結(jié)后制得厚為0.9mm、寬為2.0mm、長為1.3mm的作為陽極體的多孔閥金屬。該多孔閥金屬具有端子。在濃度為5重量％的磷酸水溶液中，以30V的電壓對陽極體表面進行陽極氧化處理，在陽極體表面形成電介質(zhì)氧化膜。然后，該試樣浸泡在含有0.7摩爾/升的多元環(huán)化合物或其衍生物吡咯單體、表面活性劑、0.05摩爾/升作為摻雜劑的萘磺酸的水溶液中，接著再浸泡在含有表面活性劑和0.05摩爾/升萘磺酸的鐵鹽的氧化溶液中，進行液相化學氧化聚合。然后，直接在0℃的吡咯單體蒸汽中晾曬30分鐘，進行氣相化學氧化聚合。接著，在流動的去離子水中洗滌10分鐘，除去氧化劑的殘渣后，于105℃干燥10分鐘。重復進行這樣的化學氧化聚合15次，形成導電性高分子構(gòu)成的固體電解質(zhì)層。然后，在導電性高分子形成的固體電解質(zhì)層上設置膠體石墨和銀涂料后，進行規(guī)定的外封裝。這樣就構(gòu)成了固體電解電容器。制得的固體電解電容器與以往的固體電解電容器相比，具有更好的基本電性能，而且具有優(yōu)于以往固體電解電容器的漏電流利用率。
如上所述，本發(fā)明的固體電解電容器具有形成陽極引出部分和電容器元件部分的邊界部分用禁止帶，該禁止帶可防止導電性高分子材料向陽極引出部分的滲透。還可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而發(fā)生的絕緣不良，更能夠明顯降低達到絕緣被破壞的程度的概率。另外，對以往的固體電解電容器的生產(chǎn)性無不良影響。獲得了與以往的電解電容器相比，基本電性能更佳的固體電解電容器。
由于具有設置在禁止帶上的分隔材料的結(jié)構(gòu)，禁止帶可防止導電性高分子材料的滲透，還可防止因?qū)щ娦愿叻肿訉优c陽極引出部分接觸而發(fā)生的絕緣不良，更能夠明顯降低達到絕緣被破壞的程度的概率。設置在禁止帶上的分隔材料可防止導電性高分子層跨越禁止帶形成于陽極引出部分，因此，能夠防止絕緣不良，并可顯著防止絕緣破壞。禁止帶的效果和分隔材料的效果是相輔相成的。其結(jié)果是，獲得了確實具有上述效果的固體電解電容器。
此外，由于禁止帶或分隔材料是由聚硅氧烷等具有強防水性和耐熱性的材料構(gòu)成的，所以可進一步提高上述效果。
另外，使用了表面粗化箔狀閥作用金屬的結(jié)構(gòu)可容易地縮小從表面粗化層表面到內(nèi)部的距離。因此，在表面粗化層內(nèi)部也能夠容易地形成禁止帶，因此，可確保獲得上述效果。
權(quán)利要求
1.固體電解電容器，所述電容器具備以下6個部分，具有電容器元件部分、禁止帶和陽極引出部分的陽極體，前述禁止帶用來分隔前述電容器元件部分和前述元件引出部分、具有設置在前述電容器元件部分和前述陽極引出部分間的邊界部分；設置在前述電容器元件部分的電介質(zhì)氧化膜層；設置在前述電介質(zhì)氧化膜層上的導電性高分子層；設置在前述導電性高分子層上的導電體層；與前述陽極引出部分通電相連的陽極端子；與前述導電體層通電相連的陰極端子。
2.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層。
3.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體具有形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有設置在前述凹部表面和前述凸部表面的聚硅氧烷層。
5.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有設置在前述凹部表面和前述凸部表面的聚硅氧烷層，前述聚硅氧烷層具有聚硅氧烷二聚物～二十聚物范圍內(nèi)的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷。
6.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述禁止帶具有表面積小于前述凹凸層表面積的加工部分，前述加工部分具有對前述凹凸層進行壓縮加工而形成的壓縮層。
7.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述禁止帶具有表面積小于前述凹凸層表面積的加工部分，前述加工部分具有對前述凹凸層進行熔融加工而形成的熔融凝縮層。
8.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有通過除去前述凸部而形成的分斷溝。
9.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述閥作用金屬為箔狀。
10.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述閥作用金屬選自鋁、鉭、鈮、鋯、鈦，至少包含2種上述金屬的復合體，以及至少包含2種上述金屬的合金中的至少1種。
11.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述導電性高分子層具有利用電解氧化聚合而形成的生成物。
12.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中前述導電性高分子層具有5元環(huán)化合物及其衍生物中的至少1種單體和作為摻雜劑的芳基磺酸的利用電解氧化聚合而形成的生成物。
13.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料。
14.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述分隔材料具有包括耐熱性膠帶材料、設置于前述耐熱性膠帶材料的聚硅氧烷系粘合劑在內(nèi)的膠帶，前述禁止帶具有前述聚硅氧烷系粘合劑設置在前述凹部和前述凸部表面的聚硅氧烷擴散層。
15.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述分隔材料具有包括耐熱性膠帶材料、設置于前述耐熱性膠帶材料的聚硅氧烷系粘合劑在內(nèi)的膠帶，前述禁止帶具有前述聚硅氧烷系粘合劑設置在前述凹部和前述凸部表面的聚硅氧烷擴散層，前述聚硅氧烷層具有聚硅氧烷二聚物～二十聚物范圍內(nèi)的聚硅氧烷的低分子聚硅氧烷。
16.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述分隔材料具有包括耐熱性膠帶材料、設置于前述耐熱性膠帶材料的聚硅氧烷系粘合劑在內(nèi)的膠帶，前述禁止帶具有前述聚硅氧烷系粘合劑設置在前述凹部和前述凸部表面的聚硅氧烷擴散層，前述膠帶的寬度大于前述禁止帶。
17.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有表面積小于前述凹凸層表面積的加工部分，前述加工部分具有對前述凹凸層進行壓縮加工而形成的壓縮層。
18.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有表面積小于前述凹凸層表面積的加工部分，前述加工部分具有對前述凹凸層進行熔融加工而形成的熔融凝縮層。
19.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述凹凸層具有凹部和凸部，前述禁止帶具有除去前述凸部而形成的分斷溝。
20.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述閥作用金屬為箔狀。
21.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述陽極體中包括具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的閥作用金屬，前述閥作用金屬選自鋁、鉭、鈮、鋯、鈦，至少包含2種上述金屬的復合體，以及至少包含2種上述金屬的合金中的至少1種。
22.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，所述電容器還具備設置于前述禁止帶的分隔材料，前述導電性高分子層具有5元環(huán)化合物及其衍生物中的至少1種單體和作為摻雜劑的芳基磺酸的利用電解氧化聚合而形成的生成物。
23.固體電解電容器的制造方法，其特征在于，包括以下7個步驟(a)提供陽極體，(b)為了形成電容器元件部分和陽極引出部分的邊界部分，在前述陽極體上形成禁止帶，(c)在前述電容器元件部分形成電介質(zhì)氧化膜，(d)在前述電介質(zhì)氧化膜上形成導電性高分子層，(e)在前述導電性高分子層上形成導電體層，(f)使陽極端子與前述陽極引出部分通電相連，(g)使陰極端子與前述導電體層通電相連。
24.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟。
25.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述陽極體具有閥作用金屬，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟。
26.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括在前述凹凸層表面形成聚硅氧烷涂膜的步驟。
27.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述凹凸層具有凹部和凸部表面，前述形成禁止帶的步驟中包括在前述凹凸層表面形成聚硅氧烷涂膜的步驟，以及在規(guī)定時間內(nèi)放置前述聚硅氧烷使其擴散在前述凹部和前述凸部的表面的步驟。
28.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括切削除去前述凹凸層的凸部的步驟。
29.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括壓縮前述凹凸層的凸部形成壓縮部分的步驟。
30.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括熔融部分前述凹凸層形成熔融凝縮部分的步驟。
31.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，前述導電性高分子層是通過單體的電解氧化聚合形成的。
32.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，所述方法中還包括在前述禁止帶設置分隔材料的步驟。
33.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，所述方法中還包括在前述禁止帶設置分隔材料的步驟，前述提供陽極體的步驟中包括在前述陽極體表面形成表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層的步驟，前述凹凸層具有凹部和凸部表面，前述形成禁止帶的步驟中包括設置具有耐熱性膠帶基材和設置在前述耐熱性膠帶基材上的聚硅氧烷系粘合劑的膠帶的步驟，以及在規(guī)定時間內(nèi)放置前述聚硅氧烷系粘合劑使其擴散在前述凹部和前述凸部的表面的步驟。
34.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，所述方法中還包括在前述禁止帶設置分隔膠帶的步驟，前述提供陽極體的步驟中包括在表面形成凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括除去部分前述凹凸層形成分斷溝的步驟，以及粘貼前述分隔膠帶以覆蓋前述分斷溝的步驟。
35.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，所述方法中還包括在前述禁止帶設置分隔膠帶的步驟，前述提供陽極體的步驟中包括在表面形成凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括對部分前述凹凸層進行加壓加工形成壓縮層的步驟，以及粘貼前述分隔膠帶以覆蓋前述壓縮層的步驟。
36.如權(quán)利要求23所述的固體電解電容器的制造方法，其特征還在于，所述方法中還包括在前述禁止帶設置分隔膠帶的步驟，前述提供陽極體的步驟中包括在表面形成凹凸層的步驟，前述形成禁止帶的步驟中包括使部分前述凹凸層熔融形成熔融凝縮層的步驟，以及粘貼前述分隔膠帶以覆蓋前述熔融凝縮層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有優(yōu)于以往的基本電性能、可防止導電性高分子層因與陽極引出部分接觸而造成的絕緣不良、可防止絕緣破壞的發(fā)生、且不會損害以往的生產(chǎn)性等效果的固體電解電容器及其制造方法。該電容器具備包括電容器元件部分和陽極引出部分的陽極體、電介質(zhì)氧化膜、導電性高分子層、導電體層、陽極端子和陰極端子。禁止帶為了分隔電容器元件部分和陽極引出部分,在電容器元件部分和陽極引出部分之間設置了邊界部分。陽極體具有表面粗化層和多孔層中的至少1種凹凸層。
文檔編號H01G9/04GK1264137SQ0010233
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月17日
發(fā)明者和田友英, 島田博司, 小畑康弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社