CN100369167C - 固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明的固体电解电容器，具有其一部分上形成有阳极电极部的阀金属片体，在所述阀金属表面形成的介质薄膜，在所述介质薄膜上形成的固体电解质层，在所述固体电解质层上形成的阴极电极部，以及保护所述阳极电极部、介质薄膜、固体电解质层及阴极电极部的绝缘保护层，还具有在所述绝缘保护层上形成的、至少与所述阳极电极部或阴极电极部连接的凸头。使用本发明的固体电解电容器，能制成高频响应性能优秀的半导体装置或电路。

Description

固体电解电容器
技术领域
本发明涉及各种电子设备所使用的、尤其是能直接安装半导体元件的固体电解电容器。
背景技术
传统的固体电解电容器的构成是，在铝或钽等阀金属片体构成的阳极元件的表面上形成介质氧化膜，在其上设置功能性高分子或二氧化锰等固体电解质层，在固体电解质层的外表面设置阴极层，然后进行整体外封装模制成形，在该外封装的两端设置端子电极。
上述传统的固体电解电容器与电阻及电感元件一样，是一个片型的固体电解电容器，安装在电路基板上使用。
但是，随着如今电路的数字化，对电子元件要求有高频响应性能，而如上所述与半导体元件一起在电路基板上进行表面安装的传统固体电解电容器，存在电路的高频响应性能差的问题。
本发明的目的在于，消除如上所述的现有缺点，提供一种能与半导体元件直接凸头连接且高频响应性能出色的固体电解电容器。
发明的公开
本发明的固体电解电容器，在表面及内部的空孔表面形成有介质薄膜的阀金属片体的一个面上设置阳极电极部，在该阀金属多孔介质薄膜上设置固体电解质层和阴极电极层，在它们的外周面设置绝缘保护层，在该绝缘保护层的至少某一个面上设置到达上述阳极电极部和阴极电极层的孔，在该孔内设置与各电极电气连接而与其它部分绝缘的导电体，在露出于绝缘保护层上的导电体上，设有连接半导体元件、片状元件等用的连接凸头。通过使用本发明的固体电解电容器，可以在固体电解电容器表面的连接凸头上安装以半导体元件为首的各种片状元件，能构成高频响应性能优秀的半导体装置或电路。
附图的简单说明
图1所示为本发明一实施形态的固体电解电容器的立体图，图2所示为其剖视图，图3所示为该固体电解电容器所使用的阀金属片体的剖面图，图4所示为在阀金属片体上形成有阳极电极部状态的的剖面图，图5所示为在该阀金属片体的两个面上形成有保护层状态的剖面图，图6所示为在阀金属片体上形成有孔状态的剖视图，图7所示为在孔中形成有绝缘层状态的剖视图，图8所示为除去阀金属片体一个面的保护层状态的剖视图，图9所示为在阀金属片体上形成有介质氧化薄膜、固体电解质层状态的剖视图，图10所示为在阀金属多孔片上形成有阴极电极层状态的剖视图，图11所示为在阀金属片体形成有绝缘保护层状态的剖视图，图12所示为在阀金属片体的孔内形成有导电体状态的剖视图，图13所示为在导电体上形成有连接凸头状态的剖视图，图14所示为形成有引出电极状态的剖视图，图15所示为其它的阀金属片体的剖面图。
实施发明的最佳形态
以下用图1至图15，说明本发明的固体电解电容器。
图1所示为本发明固体电解电容器一实施形态的立体图，图2所示为该固体电解电容器的剖视图。
在图1和图2中，在一个面经过腐蚀处理的铝箔或钽等阀金属粉末的烧结体构成的阀金属片体1的一个面上设有阳极电极部2。阳极电极部2在片体是铝箔的情况下，也可以不加以变动地使用未腐蚀处理的面，也可以在其上形成金、铜或镍等其它的金属层。片体在是阀金属粉末的烧结体的情况下，也可以不加以变动地利用未形成介质薄膜的烧结体的面，也可以用溅射、蒸镀等方法在其上形成金、铜、镍、钽等金属层。
此外，除了片体1的阳极电极部2，通过阳极氧化，在片体表面及内部的空孔表面，形成介质薄膜3。在介质薄膜3之上形成固体电解质层4。固体电解质层4可以通过化学聚合或电解聚合形成聚吡咯或聚噻吩等电子导电性高分子层而获得，或者可以通过将片体浸渍在硝酸锰溶液中经热分解形成二氧化锰层而获得。
在固体电解质层4上形成有阴极电极层5。阴极电极层5可以在固体电解质层4上粘贴铜等金属箔或涂布导电糊而形成。覆盖整体的绝缘保护层6例如使用环氧树脂等通过模制成型、涂布、浸渍等方法而形成。
在阳极电极部2一侧的绝缘保护层6上设有孔7，在绝缘保护层6、阳极电极部2、阀金属片体1、介质薄膜3、固体电解质层4上设有孔8。孔7、8通过激光加工或腐蚀加工、穿孔加工等而形成。
在孔8的内壁上形成有绝缘层9。并在孔7、8内，通过镀铜等形成导电体10，孔7内的导电体10与阳极电极部2电气连接，而孔8内的导电体10与阴极电极层5电气连接。
在片体表面的导电体10之上，形成有焊剂、金、锡、银等构成的连接凸头11。连接凸头11的数目及间距与其后将安装的半导体元件的连接凸头的数目及间距一致或者数目更多。使连接凸头11的数目超过半导体元件的连接凸头的数目，是为了在安装半导体元件之后，在余下的连接凸头11之间也可以安装片状电阻器、片状陶瓷电容器以及片状电感器等片状元件。
此外，在绝缘保护层6的侧面及底面，形成有分别与阳极电极部2和阴极电极层5连接的引出电极12、13。
这样，由于在固体电解电容器的一个面上直接安装半导体等来制造半导体装置，因此就不需要在电路基板上配置的导电图形，结果是半导体装置的高频响应性能显著提高。
另外，如果使用一个面经过腐蚀处理的铝箔作为片体1，就可以利用已经确立的铝电解电容器的铝箔制造设备、生产技术及技术秘诀。即，如果用掩模遮蔽铝箔的一个面进行腐蚀处理，就能方便地获得具有所希望腐蚀坑的片体1，不用新的设备投资，就能提高该固体电解电容器的生产率。
此外，如果使用钽等阀金属粉末的烧结体作为片体，则获得的该固体电解电容器的静电电容增大。
还有，如果将铝箔或阀金属粉末烧结体的一个面作为阳极电极部2，则不需要另外的金属层作为阳极电极部2，构成元件减少，生产效率也提高，成本方面有利。但在希望提高孔7、8内形成的导电体10与阳极电极部2的连接可靠性的情况下，最好在片体1的一个面上形成金、铜、镍等金属层作为阳极电极部2。
此外，使用聚吡咯、聚噻吩等电子导电性高分子作为固体电解质层4，就能获得阻抗低的固体电解电容器，即高频响应性能更优秀的固体电解电容器。
还有，作为已完全确立的技术，有一种形成二氧化锰作为固体电解质层4的方法。形成二氧化锰时可以应用传统的累积技术，生成致密的固体电解质层。而且固体电解质层4的厚度可以自由控制，能提高生产率及可靠性。
此外，在上述说明中，对仅在绝缘保护层6的一个面设有连接凸头11的情况进行了说明，但也可以在片体1的两个面上形成连接凸头11。在这样的情况下，设置孔7到达阴极电极层5，并设置孔8到达阳极电极部2，在孔8设置绝缘层9，通过电镀在其上形成导电体10，这样就能形成在两个面有连接凸头11的固体电解电容器。
还有，在上述说明中，以形成引出电极12、13为例进行了说明，但引出电极12、13未必是必要的，也可以将连接凸头11代替引出电极12、13使用。另外，也可以将安装在连接凸头11上的半导体及片状元件作为引出电极来代替使用。
下面使用图3至图14，说明本发明的固体电解电容器的制造方法之一例。
首先如图3所示，准备一个面经过腐蚀处理的铝箔作为片体1。该铝箔通过掩模遮蔽箔的一个面进行腐蚀处理就能方便地获得。
接着如图4所示，在片体1的未腐蚀的一个面形成铜构成的阳极电极部2。该阳极电极部2可以通过溅射、蒸镀或粘贴铜箔来形成。
接着如图5所示，在两个面形成抗药性的光敏抗蚀剂或掩模带等的保护层14，使保护层14硬化之后，如图6所示，在必要的部分经穿孔形成必要数目的通孔8。接着，如图7所示，在孔8内壁通过树脂的电附着形成绝缘层9。
接着如图8所示，将与阳极电极部2侧相反面的保护层14剥离或熔融除去，使多孔片体1的另一个面露出表面，使其在化成液中阳极氧化，如图9所示，在片体表面及内部的空孔表面形成介质薄膜3。将形成有介质薄膜3的片体浸渍在含有吡咯的溶液中，接着浸渍在氧化剂溶液中，进行化学氧化聚合，在介质薄膜3上形成薄的聚吡咯层。将形成有聚吡咯层的片体浸渍在含有吡咯的溶液中，将聚吡咯层作为正极，溶液中的电极作为负极，进行电解聚合，在上述聚吡咯层上形成充分厚的聚吡咯层作为固体电解质层4。
接着如图10所示，将在一个面形成有铜构成的阴极电极层5的树脂片15粘贴在固体电解质层4上并使阴极电极层5与固体电解质层4导通。再如图11所示，在阳极电极部2侧及侧面形成环氧树脂等构成的绝缘保护层6，该绝缘保护层6在阳极电极部2侧规定位置形成有孔7，并形成有与阳极电极部2的侧面相通的开口。
又如图12所示，通过电镀铜等在孔7、8及开口的内表面形成导电体10。此时，孔7的导电体10与阳极电极部2电气连接，而孔8内的导电体10与阴极电极层5电气连接。
最后如图13所示，在露出于绝缘保护层6上的导电体10上形成焊剂、金、锡、银构成的连接凸头11，再如图14所示，在侧面和底面形成与阳极电极部2和阴极电极层5分别连接的引出电极12、13，成为固体电解电容器的完成品。
作为其它例子，将钽箔16和阀金属粉末的烧结体作为片体使用时，如图15所示，将钽烧结体17与钽箔16的一个面结合，构成片体1。
其它的工序与使用上述铝箔时一样，制造固体电解电容器。
产业上利用的可能性
因为本发明的固体电解电容器构成如上所述，所以，能在固体电解电容器的形成有连接凸头的面上直接连接半导体而形成半导体装置。因此，能形成高频响应性能极佳的电子电路和半导体装置，能做成对构成数字电路方面有效的装置。这样，本发明的固体电解电容器在要求有高速响应性能的数字电路上的使用是最佳选择。

Claims (15)

1.一种固体电解电容器，具有：其一部分形成阳极电极部的阀金属多孔体，在所述阀金属表面形成的介质薄膜，在所述介质薄膜上形成的固体电解质层，在所述固体电解质层上形成的多个阴极电极部，以及保护所述阳极电极部、介质薄膜、固体电解质层及阴极电极部的绝缘保护层，具有在所述绝缘保护层上形成的、至少与所述阳极电极部或阴极电极部连接的多个凸头。
2.一种固体电解电容器，在单一的电容器元件中，具有：其一部分形成阳极电极部的阀金属多孔体，在所述阀金属表面形成的介质薄膜，在所述介质薄膜上形成的固体电解质层，在所述固体电解质层上形成的多个阴极电极部，以及保护所述阳极电极部、介质薄膜、固体电解质层及阴极电极部的绝缘保护层，具有在所述绝缘保护层上形成的、至少与所述阳极电极部或阴极电极部连接的多个凸头。
3.一种固体电解电容器，在表面和空孔表面形成有介质氧化薄膜的阀金属多孔片体的一个面上设有阳极电极部，在该阀金属多孔片体的另一个面上设有固体电解质层和阴极电极层，在它们的外周面设有绝缘保护层，在该绝缘保护层的至少某一个面上设有到达所述阳极电极部和阴极电极层的孔，在该孔内设有与各电极电气连接而与其它部分绝缘的导电体，在该导电体的露出表面设有连接凸头。
4.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其特征在于，所述阀金属多孔体为片状。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述阳极电极部或阴极电极部与所述凸头的连接通过在所述阀金属多孔体或所述绝缘保护层所形成的孔中所形成的导体来进行。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述阀金属多孔体是阀金属粉末的烧结体。
7.根据权利要求6所述的固体电解电容器，其特征在于，将所述烧结体的未形成介质薄膜的部分作为阳极电极部。
8.根据权利要求7所示的固体电解电容器，其特征在于，在所述阳极电极部的表面还形成有金属层。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述阀金属多孔体是一个面经过腐蚀处理的铝箔。
10.根据权利要求9所述的固体电解电容器，其特征在于，所述铝箔的未腐蚀的面作为阳极电极部。
11.根据权利要求10所述的固体电解电容器，其特征在于，在所述铝箔的未腐蚀的面上还形成有金属层。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述固体电解质是电子导电性高分子。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述固体电解质是二氧化锰。
14.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器，其特征在于，所述凸头数比固体电解电容器所连接的半导体元件的连接凸头数要多。
15.一种固体电解电容器，其特征在于，在一个阀金属多孔体上形成有多个权利要求1至3中的任一项所述的固体电解电容器。
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