CN101271776B - 固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

将固体电解电容器元件利用半固化性绝缘性粘合剂9和半固化性导电性粘合剂8连接在安装基板21上，用封装树脂10密封，所述半固化性绝缘性粘合剂9形成在间隔绝缘部21c具有阳极端子21a和阴极端子21b的安装基板21的绝缘部21c上，所述半固化性导电性粘合剂8形成在阳极端子和阴极端子上，所述固体电解电容器元件具有：依次形成在导出阳极引线1的由阀作用金属形成的多孔阳极体2的表面上的阳极氧化被膜、固体电解质层4、石墨层5、银糊剂层6；和分离成为阳极部的阳极引线1和成为阴极部的多孔阳极体2的保护层3；在阳极部上的连接在阳极引线1上的阳极引线体7。

Description

固体电解电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及固体电解电容器及其制造方法，特别涉及缩小阳阴极间距离的固体电解电容器及其制造方法。

背景技术

近年，由于CPU的高速化，为了其电源电压的稳定化和降低高频率噪音，要求用于去耦的电容器在数MHz～数GHz的高频率区域具有低阻抗的电特性。并且，为了减少布局走线产生的电感，在CPU正下方或邻域配置去耦电容器慢慢成为主流。还要求即使安装在CPU附近也能耐受CPU驱动时、停止时热应力的可靠性。

因此，去耦电容器被要求低阻抗化、小型化、薄型化、高可靠性，而现在通过并列多个层叠陶瓷电容器进行使用来满足该要求。

但是，层叠陶瓷电容器电容小，并且为了增加电容而必须增加层叠张数，所以与高度方向上的限制成折衷(trade off)关系。故而，必须在CPU附近安装数十个层叠陶瓷电容器，安装工时数增加。

于是，为了实现用一个电容器即获得数十个层叠陶瓷电容器的大电容、低阻抗，正在进行固体电解电容器的小型化、薄型化、大电容化、低阻抗化。并且，由于CPU的时钟频率慢慢变为数百MHz至数GHz的高频率，所以实现低阻抗化需要降低等效串联电阻(以下记载为ESR)的同时降低等效串联电感(以下记载为ESL)。

特开2006-190929号公报中记载了下述固体电解电容器，所述固体电解电容器通过减小从电容器元件至端子的引出电极距离，降低电流环，来获得低ESL化。另外，特开2002-367862号公报中记载了在阳阴极上设置导电性粘合剂，缩小阳阴极间距离，减小电流环，由此获得低ESL化的芯片型固体电解电容器。

但是，特开2006-190929号公报的固体电解电容器中，连接阴极端子和元件阴极部时，使用导电性糊剂，但缩小阳阴极间的距离来获得低ESL时，现有的液态导电性糊剂向阳极侧渗出，所以必须设置考虑到渗出的阳阴极间距离，减小电流环来获得低ESL化是有限的。并且，特开2002-367862号公报中，同样也在缩小阳阴极间距离时发生渗出，同时，用于阳极侧的导电性粘合剂使用用于降低连接电阻的银糊剂时，在耐湿负荷试验等中银迁移导致发生短路。另外，封装时的浇铸之际，传递模塑(transfer molding)难以流向元件丝(wire)周边等狭窄处，并且由于粘合性也差，所以产生界面或空间，无法抑制所述迁移。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的课题在于提供即使缩小阳阴极间距离也能抑制银的迁移、实现低ESL特性的固体电解电容器及其制造方法。

根据本发明，能得到一种固体电解电容器，其特征在于，将固体电解电容器元件利用半固化性绝缘性粘合剂和半固化性导电性粘合剂连接在安装基板上，用封装树脂密封，所述固体电解电容器元件具有：依次形成在导出阳极引线的由阀作用金属形成的多孔阳极体的表面上的阳极氧化被膜、固体电解质层、石墨层、银糊剂层；分离成为阳极部的所述阳极引线和成为阴极部的所述多孔阳极体的保护层(resist)；在所述阳极部连接在所述阳极引线上的阳极引线体，所述半固化性绝缘性粘合剂形成在间隔绝缘部具有阳极端子和阴极端子的安装基板的所述绝缘部上，所述半固化性导电性粘合剂形成在所述阳极端子和所述阴极端子上。

并且，所述半固化性绝缘性粘合剂优选由选自有机硅树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氨基甲酸酯树脂、酚醛树脂中的至少一种以上组成，所述固体电解电容器元件的阳极部和阴极部之间的最短距离优选为0.1mm～0.7mm。

另外，根据本发明，能得到一种固体电解电容器的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述工序：在导出阳极引线的由阀作用金属形成的多孔阳极体的表面上依次形成阳极氧化被膜、固体电解质层、石墨层、银糊剂层的工序；形成分离成为阳极部的所述阳极引线和成为阴极部的所述多孔阳极体的保护层的工序；在所述阳极引线上连接阳极引线体形成固体电解电容器元件的工序；在间隔绝缘部具有阳极端子和阴极端子的安装基板的所述绝缘部上涂布半固化性绝缘性粘合剂使其半固化的工序；在所述阳极端子上及所述阴极端子上涂布半固化性导电性粘合剂使其半固化的工序；将所述固体电解电容器元件的所述阳极引线体与所述阳极端子上的导电性粘合剂连接、将所述银糊剂层与所述阴极端子上的导电性粘合剂连接的工序；和用封装树脂密封所述固体电解电容器元件的工序。

根据本发明，在安装基板上的阳阴极端子上形成半固化性导电性粘合剂，在分离阳阴极端子的绝缘部上形成半固化性绝缘性粘合剂，以半固化状态连接固体电解电容器元件和安装基板，由此可以不渗出绝缘性粘合剂和导电性粘合剂地粘合，所以能缩小阳阴极端子间距离，从而能提供低ESL的、抑制银迁移的固体电解电容器及其制造方法。

附图说明

【图1】是本发明实施方案的固体电解电容器的剖面图。

具体实施方式

以下，参见附图说明本发明的实施方案。图1是本发明实施方案的固体电解电容器的剖面图。

用于该实施方案的固体电解电容器的固体电解电容器元件由下述结构构成：形成在由铝、铌、钽等阀作用金属形成的多孔阳极体2上的阳极氧化被膜(省略图示)和依次形成在阳极氧化被膜上的固体电解质层4、石墨层5、银糊剂层6；由多孔阳极体2导出的阳极引线1；和连接在阳极引线上的阳极引线体7。

导出阳极引线1的多孔阳极体2例如可以使用在被粗糙化的平板状铝箔、或者钽或铌粉末中埋入钽线或铌线，进行加压成型、烧成而得到的烧结体。为了分离成为阳极部的阳极引线1和成为阴极部的多孔阳极体2，在阳极氧化被膜形成前或阳极氧化被膜形成后例如涂布由含有二氧化硅填料的环氧类树脂形成的保护层3，进行干燥等而形成。然后，在阳极氧化被膜上形成例如由导电性高分子层形成的固体电解质层4后，涂布石墨层5、银糊剂层6，进行干燥等而形成。接下来，通过电阻焊接、超声波焊接等在阳极引线1上连接阳极引线体7，制成固体电解电容器元件，所述阳极引线体由例如依次对铜材进行镀覆Ni、Cu、Ag的镀覆处理得到的引线框等金属材料形成。

用于该实施方案的固体电解电容器的安装基板21在元件连接面和安装面上具有间隔绝缘部21c被分离的阳阴极端子21a、21b，所述阳阴极端子21a、21b分别在元件连接面和安装面上被连接。例如，可以使用由两面铜箔得到的用通孔连接阳阴极端子的印刷板等。另外，关于安装基板的阳阴极端子，元件连接面、安装面两者可以与元件的阳阴极数相同，增加阳阴极数，消除元件侧流入电流和流出电流的磁场，由此可以实现低ESL化，或适合CPU周边的多端子焊接(land)安装，从这些方面考虑，还可以使用将安装侧制成阳阴极的交错状多端子的转化基板。

接下来，说明固体电解电容器元件和安装基板的连接。在安装基板的绝缘部21c上通过丝网印刷等涂布半固化性绝缘性粘合剂9，通过短时间干燥等使其为半固化状态。然后，在安装基板的阳阴极端子21a、21b上涂布半固化性导电性粘合剂8，干燥，使其成为半固化状态。将固体电解电容器元件的阳极引线体7配置在阳极端子21a上的半固化性导电性粘合剂8上，将银糊剂层6配置在阴极端子21b上的半固化性导电性粘合剂8上，将保护层3配置在半固化性绝缘性粘合剂9上，通过热压接等连接固体电解电容器元件和安装基板21，使其粘固。然后，通过传递模塑等用封装树脂10密封，制成固体电解电容器。

此处，半固化性导电性粘合剂及半固化性绝缘粘合剂是指涂布后通过短时间干燥或加热抑制润湿性或渗透后，通过规定的温度和压力进行热压接，能再次粘合的粘合剂。例如，可以使用有机硅树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氨基甲酸酯树脂、酚醛树脂等。

另外，固体电解电容器元件的阳极部和阴极部之间的距离优选为0.1mm～0.7mm。即，考虑将电容器元件安装在安装基板上的安装精度，阳阴极距离设定为0.1mm以下时，难以确保精度。并且，达到0.7mm以上时，由试验结果可知，即使不使用本发明的半固化性导电性粘合剂，粘合元件和安装基板时银渗出导致的短路不良大致相同，所以，为了实现本发明的低ESL及低不良率，0.1mm～0.7mm是最合适的。

(实施例1)

以下，参见图1的本发明实施方案的固体电解电容器的剖面图，详细记载本发明的实施例1。首先，将由被粗糙化的平板状的铝箔形成的阳极多孔体2进行阳极氧化，形成氧化被膜后，为了截断阳阴极部而形成含有二氧化硅填料的环氧树脂类保护层3。此时，用于形成阳极氧化被膜的化学生成条件为在25V下进行，该条件能使产品在进行10V耐湿负荷试验时，不发生氧化被膜的破坏。然后，在阳极氧化被膜上形成成为固体电解质层4的导电性高分子，为了引出阴极而形成石墨层5、银糊剂层6，作为阴极层。然后，将阳极引线体7通过超声波焊接焊接在用保护层3隔开的成为阳极部的由铝箔形成的阳极引线1上，制成铝固体电解电容器元件，所述阳极引线体7由在Cu母材上依次进行镀覆Ni、Cu、Ag的镀覆处理得到的引线框形成。此处，阳阴极间距离为0.3mm。

然后，在由玻璃环氧基板形成的安装基板21上的成为阳阴极分离部的绝缘部21c上经丝网印刷涂布含有二氧化硅填料的环氧树脂类半固化性绝缘性粘合剂9，之后进行短时间干燥(105℃15分钟)，使其成为半固化状态，然后，在成为阳阴极电极部分的阳阴极端子21a、21b上经丝网印刷涂布环氧树脂类半固化性导电性粘合剂8，与上述相同地使其成为半固化状态。然后，通过热压接粘合铝固体电解电容器元件，使其与安装基板21粘合后，利用传递模塑用由环氧树脂组成的封装树脂10进行密封。

(比较例1)

除不使用半固化性绝缘性粘合剂之外，与实施例1相同地操作，制作固体电解电容器。

将实施例1、比较例1制得的固体电解电容器各20个用于Ag的迁移评价，在85℃、85％RH的条件下施加10V电压，调查2000h后发生短路的个数。其结果示于表1。

【表1】

阀作用金属	实施例1	比较例1
			铝	0	3

由表1可知，实施例1制作的铝固体电解电容器中，迁移被抑制，与现有的在阳阴极端子间不涂布绝缘性粘合剂的电容器相比，能改善可靠性。

(实施例2)

然后，使用图1的由本发明实施方案得到的固体电解电容器的剖面图详细记载本发明的实施例2。在微粒化的钽粉末中埋设成为阳极引线1的钽丝(tantalum wire)，加压并烧成钽粉末，制作颗粒，然后，实施阳极氧化，形成氧化被膜，将其作为阴极部，进一步为了分离阳阴极部，将保护层3设置在阳极引线1的根部。此时，与实施例1不同，化学生成电压为40V。然后，在阴极部形成成为固体电解质层4的导电性高分子层，为了引出阴极而形成石墨层5、银糊剂层6，接下来，将阳极引线体7用电阻焊接焊接在用保护层3隔开的由钽丝形成的阳极引线1上，制作钽固体电解电容器元件，所述阳极引线体7由对Cu母材依次进行镀覆Ni、Cu、Ag的镀覆处理得到的引线框形成。然后，使用与实施例1相同的安装基板、半固化性绝缘性粘合剂、半固化性导电性粘合剂，与实施例1相同地进行封装、密封，制作固体电解电容器。

(实施例3)

除使用铌粉末代替钽粉末、使用铌丝代替钽丝以外，与实施例2相同地制作固体电解电容器。

(比较例2)

除不使用半固化性绝缘性粘合剂之外，与实施例2相同地操作，制作固体电解电容器。

(比较例3)

除不使用半固化性绝缘性粘合剂之外，与实施例3相同地制作固体电解电容器。

将实施例2、3及比较例2、3的固体电解电容器各20个用于Ag的迁移评价，在85℃、85％RH的条件下施加10V电压，2000h后调查短路不良数。其结果示于表2。

【表2】

	短路发生个数
		实施例2	0
实施例3	0
		比较例2	3
比较例3	4

由表2可知，实施例2、3与实施例1相同，迁移被抑制，与现有的未在阳阴极端子间的绝缘部上涂布半固化性绝缘性粘合剂的电容器相比，能改善可靠性。

(实施例4～7)

形成实施例1的铝固体电解电容器元件时，将成为阳极引线体的引线框通过超声波焊接焊接在阳极部和阴极部间距离设定为0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm的各个阳极引线上，形成固体电解电容器元件。然后，在具有与固体电解电容器元件相同的阳极端子和阴极端子间距离的安装基板上与实施例1相同地用半固化性绝缘性粘合剂和半固化性导电性粘合剂进行粘合、封装，制作固体电解电容器。

(比较例4～7)

现有的固体电解电容器元件和安装基板之间的连接使用环氧树脂类导电性粘合剂，所述环氧树脂类导电性粘合剂使用银作为填料，不使用绝缘性粘合剂，除此之外，与实施例4～7相同地制作固体电解电容器。

制作实施例4～7及比较例4～7的固体电解电容器各20个，测定ESL(100MHz)，调查粘合固体电解电容器元件和安装基板时银渗出导致的短路不良的发生数。该结果以阳阴极间距离和封装方法不同导致的ESL、工序不良数示于表3。

【表3】

由该结果可知，为了实现具有低ESL特性、降低工序不良率的目的，本发明中采用的方法即使缩小阳阴极间距也不会发生导电性粘合剂的渗出，对于实现上述目的是有效的。

Claims (4)

1.一种固体电解电容器，其特征在于，将固体电解电容器元件利用半固化性绝缘性粘合剂和半固化性导电性粘合剂连接在安装基板上，用封装树脂密封，所述半固化性绝缘性粘合剂形成在间隔绝缘部具有阳极端子和阴极端子的安装基板的所述绝缘部上，所述半固化性导电性粘合剂形成在所述阳极端子和所述阴极端子上，

所述固体电解电容器元件具有：

依次形成在导出阳极引线的由阀作用金属形成的多孔阳极体的表面上的阳极氧化被膜、固体电解质层、石墨层、银糊剂层；

分离成为阳极部的所述阳极引线和成为阴极部的所述多孔阳极体的保护层；

连接在所述阳极引线上的阳极引线体，

所述半固化性绝缘性粘合剂与所述阳极端子上的所述半固化性导电性粘合剂和所述阴极端子上的所述半固化性导电性粘合剂接触。

2.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于，所述半固化性绝缘性粘合剂由选自有机硅树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氨基甲酸酯树脂、酚醛树脂中的至少一种以上组成。

3.如权利要求1或2所述的固体电解电容器，其特征在于，所述固体电解电容器元件的阳极部和阴极部之间的最短距离为0.1mm～0.7mm。

4.一种固体电解电容器的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述工序：

在导出阳极引线的由阀作用金属形成的多孔阳极体的表面上依次形成阳极氧化被膜、固体电解质层、石墨层、银糊剂层的工序；

形成分离成为阳极部的所述阳极引线和成为阴极部的所述多孔阳极体的保护层的工序；

在所述阳极引线上连接阳极引线体形成固体电解电容器元件的工序；

在间隔绝缘部具有阳极端子和阴极端子的安装基板的所述绝缘部上涂布半固化性绝缘性粘合剂使其半固化的工序；

在所述阳极端子上及所述阴极端子上涂布半固化性导电性粘合剂使其半固化的工序；

将所述固体电解电容器元件的所述阳极引线体与所述阳极端子上的导电性粘合剂连接、将所述银糊剂层与所述阴极端子上的导电性粘合剂连接的工序；

和用封装树脂密封所述固体电解电容器元件的工序，

使所述半固化性绝缘性粘合剂与所述阳极端子上的所述半固化性导电性粘合剂和所述阴极端子上的所述半固化性导电性粘合剂接触。

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