CN100351963C - 电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种固体电解电容器，对由钽等构成且开气孔率超过75%的烧结金属(11)进行表面氧化而设置五氧化二钽等的氧化膜(12)，并将导电性物质(13)充填于气孔中，然后将其缠绕于导线上加工成所期望的形状，并于该多孔体的表面设置银层，然后将烧结金属(11)当作阳极，将银层当作阴极。由于该电容器烧结金属的比表面积大，所以成为大容量。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用于电脑等各种电子机器的电容器及其制造方法。
背景技术
以钽固体电解电容器为例，说明以往的电容器。
图3是以往的钽固体电解电容器的截面图。钽导线1与烧结钽粉末的成形体而形成的烧结体2被接合，且于烧结体2的表面上形成有石墨层3，在其外层还形成有银层4。而且电极5A、5B连接于钽导线1、银层4。然后将涂装树脂6涂覆于这样形成的电极体上。
以下就该电容器的制造方法加以说明。
首先，于钽导线1的周围制作将钽粉末加压成形并烧成的烧结体2。然后，将烧结体2在磷酸水溶液中进行阳极氧化，于表面制造五氧化二钽的电介质膜(未图示)。接着，将二氧化锰等的固体电解质(未图示)充填于烧结体2的气孔后，在表面依序制造石墨层3、银层4。然后，将电极5A、5B分别连接于钽导线1、银层4后，使用封装树脂6被覆外周部。
用于所述电容器中的烧结体2的制造方法，公开在如特开昭63-262833号公报中。即，将特定平均粒径的樟脑粒子等混合于金属粉末中，并通过冲压加工成形后，进行加热使樟脑蒸发的方法。由于其开气孔率最大也不过为75％左右，且电介质膜的表面积小，因此难以大容量化。
发明内容
本发明的电容器具有：烧结金属，其在表面上具有氧化膜，而根据JISR1634定义的该烧结金属的开气孔率大于75％、在97％以下，并且该烧结金属由骨架为实心构造的泡沫金属构成；以及设在位于所述烧结金属表面的氧化膜的表面上的导电性物质。所述电容器的制造方法包含有：将导电性物质设置于在表面具有氧化膜的所述烧结金属的氧化膜的表面的步骤，以及将所述烧结金属加工成想要的形状的步骤。
附图说明
图1是本发明的实施例1、2中的多孔体的图像截面图。
图2是本发明的实施例1、2中的电容器的截面图。
图3是以往的电容器的截面图。
具体实施方式
(实施例1)
图1是本发明的实施例1中的多孔体的图像截面图。图中，在根据JISR1634定义的开气孔率大于75％且在97％以下、比表面积在10,000m2/g以上并由骨架为实心构造的钽构成的烧结金属11的表面上，具有五氧化二钽的氧化膜12。而且，将导电性物质13充填于该开气孔中，并以导电性物质13被覆氧化膜12的表面。另外，虽未加以图示，但导电性物质13之间是连接成一体。
另外，图2是使用图1中表示的多孔体制造出的电容器的截面图。钽导线21与烧结钽粉末的成形体而形成的烧结体(多孔体)22被接合，且于烧结体22的表面形成有石墨层23，于其外侧还形成有银层24。然后将电极25A、25B分别连接于钽导线21、银层24上。而封装树脂26则被覆这样形成的电极体。
以下，就该电容器的制造方法加以说明。
首先，将以下材料混合，制造料浆。
1)平均粒径为0.5～100μm的钽粉末为30～80wt％、
2)乙基纤维素等的水溶性粘合剂为2～10wt％、
3)碳数5～8的烃类有机溶剂等的泡沫剂为0.5～5wt％、
4)阴离子系或非离子系表面活性剂为0.5～3wt％、
5)聚乙烯醇等的增塑剂为2～10wt％、
6)水等的溶剂
该浆料的粘度在20℃下为3000～55000cps。
然后，使用该浆料并利用刮刀片法，在设有脱模层的载体(carrier)薄膜上成形所期望的厚度的薄板。
接着，通过将该薄板在80％以上的高湿度下保持25～40℃，而控制在表面产生龟裂的现象同时使发泡剂挥发形成气泡。
之后，通过将该薄板加热成40～80℃加以干燥，且在气泡与气泡的界面使浆料凝集。
然后，将薄板与载体薄膜分离，切断成所期望的形状，并于脱脂后进行烧结。脱脂、烧结最好是在比钽的平衡氧分压还低的氧分压下进行。
烧结后的薄板是，根据JIS R1634定义的测定方法测定得到的开气孔率为75.5％、比表面积为10,000m2/g，且骨架为实心构造的烧结金属11。对该烧结金属11的表面进行蚀刻使其比表面积更大。
然后，通过在磷酸水溶液中电化学地阳极氧化该烧结金属11，而在其表面上形成五氧化二钽的氧化膜12。接着，向烧结金属11的气孔内(氧化膜12的表面)充填作为固体电解质(导电性物质)13的二氧化锰。以下把这个作为多孔体22。
接着，边压缩薄板状的多孔体22边将其缠绕于钽导线21上，而加工成所期望的形状。并且加工成，钽导线21与构成多孔体22的烧结金属11电连接。该加工是例如通过机械式或大电流，破坏接触部的氧化膜12而溶敷烧结金属11与导线21来进行。此时，若有如连接部周边的氧化膜12损伤的情况，最好用电化学方法再次形成氧化膜12。
然后，通过在多孔体22的外表面上涂布石墨料浆并进行干燥，而形成石墨层23，接着，通过在该层上涂布银料浆并进行干燥，而形成银层24。然后，把电极25A、25B连接于钽导线21与银层24，并使用封装树脂26被覆外周部，得到图2所示的电容器。
用于该电容器中的烧结金属11的开气孔率高，因此可使每单位体积的氧化膜12的表面积变大，并可得到大容量的电容器。另外，由于将导电性物质13充填于烧结金属11的气孔之后，再成形为所期望的形状，所以可有效地将导电性物质13向气孔填充。并且在加工成所期望的形状时，通过加以压缩，可使每单位体积的氧化膜12的表面积更大，可轻易得到大容量的电容器。
(实施例2)
实施例2与实施例1的不同之处在于，烧结金属11的开气孔率及导电性物质13不同。即，在实施例2中，通过控制浆料的组成或发泡条件等，使开气孔率为97％。另外，作为导电性物质13，充填作为导电性高分子的聚吡咯。聚吡咯的充填是按以下进行。将于表面上形成有氧化膜12的烧结金属11，浸渍于十二烷基苯磺酸铁盐的甲醇溶液，并在捞起后进行干燥，接着浸渍于吡咯溶液，再捞起进行干燥。通过这样地进行化学氧化聚合反应，向烧结金属11的气孔中作为导电性物质13充填是导电性高分子的聚吡咯。另外，通过在真空中或加压环境中将烧结金属11浸渍于甲醇溶液和吡咯溶液中，而可轻易地使这些溶液浸入到烧结金属11的内部，并可提高导电性物质13的充填性。
以下，与实施例1同样进行，得到图2所示的电容器。
本实施例2中，也与实施例1同样地可得到大容量的电容器。另外，本实施例2中，通过将设有氧化膜12的烧结金属11浸渍于导电性高分子溶液中，可将导电性物质13充填于气孔中。由此，与实施例1比较，可更容易地以导电性物质13被覆氧化膜12的表面，并可更确实地得到大容量的电容器。
另外，由于与二氧化锰相比较，导电性物质13的电导率较高，因此与实施的形态1比较，可得到更低阻抗、且高频响应性高的电容器。
另外，在实施例1、2中，使用开气孔率为75～97％且比表面积在10,000m2/g以上的钽作为烧结金属11。
由于比表面积愈大，氧化膜12的表面积也愈大，所以可得到容量大的电容器。因此，开气孔率最好在90～97％。
然而，当开气孔率太大而超过97％时，存在金属密度减少且每单位体积的静电容量减少的可能性。从表面积的观点来看，将多孔体22缠绕在钽导线21上时，最好一边进行压缩，以使每单位体积的氧化膜12的表面积更大。另外，也可不压缩多孔体而构成，但无论是按何种方式进行，构成后的开气孔率最好在75～97％。
另外，烧结金属11除钽之外，只要是铝、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋、锑中的至少一种以上的金属，就可同样地制造电容器。
另外，因该烧结金属11是网状结构并且骨架为实心构造，所以强度非常优异，成为对于冲击具有很高强度的电容器。
设在多孔体22的气孔中的二氧化锰等固体电解质、聚吡咯、聚乙烯二氧噻吩等的导电性高分子，使多孔体22与石墨层23的接触面积增大。由此，使多孔体22与电极25B之间的等效电阻变小，从而可容易得到优异特性的大容量的电容器。
更进一步，通过把烧结金属11进行蚀刻可使表面积更大，氧化膜12的表面积也变大，大容量化。
另外，本发明中的电容器，并不限于在所述各实施例中所示的构造，只要是把烧结金属11作为阳极，把设置在该表面上的氧化膜12作为电介质层、并把在氧化膜12的表面上通过导电性物质13设置的金属作为阴极的构造，则可得到同样大容量的电容器。
另外，使用箔状的钽以取代钽导线21，并向其两面边压缩薄板状的烧结金属11边贴合，也同样地可得到大容量的电容器。
根据本发明，通过将开气孔率为75～97％的烧结金属作为阳极在其表面上形成氧化膜，能够提供大容量的电容器。
Claims (8)
1.一种电容器，具有：
烧结金属，其在表面上具有氧化膜，而根据JIS R1634定义的该烧结金属的开气孔率大于75％且在97％以下，并且该烧结金属由骨架为实心构造的泡沫金属构成；和
导电性物质，其设在位于所述烧结金属的表面的氧化膜的表面上。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述烧结金属的比表面积在10,000m2/g以上。
3.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述烧结金属包含铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋、锑中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电容器，其中，该导电性物质是固体电解质。
5.根据权利要求1所述的电容器，其中，该导电性物质是导电性高分子。
6.一种电容器的制造方法，包含有：
A)在表面上具有氧化膜、而根据JIS R1634定义的开气孔率大于75％且在97％以下、并由骨架为实心构造的泡沫金属构成的烧结金属的表面的所述氧化膜的表面上，设置导电性物质的步骤；及
B)将所述烧结金属加工成所期望的形状的步骤。
7.根据权利要求6所述的电容器的制造方法，
在所述A)步骤之前还包括C)蚀刻所述烧结金属的表面的步骤。
8.根据权利要求6所述的电容器的制造方法，在所述B步骤中，压缩烧结金属。
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