CN101981639B - 固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供降低了漏电流的固体电解电容器及其制造方法。本发明的固体电解电容器的特征在于，具备电容器元件，该电容器元件包括：由金属微粒的烧结体构成的阳极(3)；以一个端部埋入阳极(3)中的方式设置的阳极引线(2)；形成在阳极(3)表面的电介质层(4)；形成在电介质层(4)上的电解质层(5)；和以在阳极引线(2)的周边具有电解质层(5)的露出面(50)的方式形成于电解质层(5)上的阴极层(6)，对电容器元件附设有与阳极引线(2)的另一个端部电连接的阳极端子(1)和与阴极层(6)电连接的阴极端子(7)，另外，以将从电容器元件的电解质层(5)的露出面(50)到阳极端子(1)之间的阳极引线(2)覆盖的方式设置有第一树脂部(10)，并且，以至少将上述电容器元件及第一树脂部(10)覆盖的方式设置有第二树脂部(8)。

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。

背景技术

当前，已知有固体电解电容器使由阀金属构成的阳极在磷酸水溶液中阳极氧化，从而在表面形成作为电介质的金属氧化物层，并以二氧化锰用作为电解质层，但由于二氧化锰的导电性小，因此存在等效串联电阻(ESR；Equivalent Series Resistance)大的问题。

另一方面，还已知通过使用导电性高分子代替二氧化锰作为电解质层来实现ESR的降低的固体电解电容器。

但是，在使用导电性高分子作为电解质层的固体电解电容器中，与使用二氧化锰作为电解质层的固体电解电容器相比，虽然具有ESR小的优点，但是存在漏电流大的问题。特别是，在使用铌作为阳极的固体电解电容器的情况下，作为电介质层的铌的氧化覆膜容易受到热的影响，并且抗应力性能也比较弱，因此在用树脂铸型等形成封装体(外装体)的工序等中，由于树脂铸型用的树脂的射出压会施加在该电介质层上，该电介质层会受到损伤，因此存在漏电流增大的问题。

因而，开发了下述技术(参照专利文献1)：在利用树脂铸型形成封装体之前，仅在电子部件元件的表面中与用于铸型的口相对的面上贴附由橡胶、纸、布等形成的片状缓冲材料，缓和树脂的射出压，减少电介质层的损伤，从而抑制漏电流增大。

专利文献1：特开平8-148392公报

发明内容

但是，即使利用专利文献1中公开的技术，对封装体形成时的漏电流增大的抑制也并不充分。关于这一点，发明者们经过反复研究，明确了封装体形成工序中的漏电流增大的主要原因是封装体形成时的1)通过阳极引线的应力和2)通过电解质层的应力。封装体形成前的电容器元件和阳极端子仅通过一个端部埋设在阳极体中的阳极引线来机械固定，而且，阳极引线的阳极体埋设部并没有被完全烧结，因此认为封装体形成时的应力通过阳极引线向阳极体内部传播。

另外，电容器元件的阳极引线周围的电解质层露出，电解质层与阴极层等相比硬度较高，因此认为封装体形成时的应力在电解质层中传播，使电介质层附近产生损伤。

由此推断，专利文献1公开的技术中，虽然在封装体形成工序中的漏电流增大的主要原因内的通过电解质层的应力的缓和方面有一定的效果，但是对通过阳极引线的应力不能进行抑制，因此抵制并不充分。

本发明用于解决上述的课题，本发明的目的在于提供降低了漏电流的固体电解电容器及其制造方法。

为了解决上述的课题，本发明的固体电解电容器具备电容器元件，该电容器元件包括：由金属微粒的烧结体构成的阳极；以一个端部埋入阳极中的方式设置的阳极引线；形成在阳极表面的电介质层；形成在电介质层上的电解质层；和以在阳极引线的周边具有电解质层的露出面的方式形成于电解质层上的阴极层，对电容器元件附设有与阳极引线的另一个端部电连接的阳极端子和与阴极层电连接的阴极端子，以覆盖从电容器元件的电解质层的露出面到阳极端子之间的阳极引线的方式设置有第一树脂部，并且，以至少覆盖电容器元件及第一树脂部的方式设置有第二树脂部。

由此，阴极端子与阳极体不仅通过阳极引线连接，还通过第一树脂部连接，因此能够由第一树脂部和阳极引线来分散形成第二树脂部即封装体时的树脂的射出压，从而能够缓和通过阳极引线向阳极体内部传播的应力。其结果，抑制封装体形成后的漏电流增大。

另外，也可以以将电解质层的露出面全部覆盖的方式设置第一树脂部。由此，形成第二树脂部即封装体时的树脂的射出压，在电解质层露出的部分的整个表面被第一树脂部缓和，因此能够减小通过电解质层对阳极体施加的应力。其结果，能够进一步抑制封装体形成后的漏电流增大。

另外，可以使用硅树脂作为第一树脂部。由此，缓和封装体形成工序时的应力的效果较大，因此能够进一步抑制封装体形成后的漏电流增大。

另外，硅树脂的针入度优选在30～200的范围内。通过这样做，使作为第一树脂部使用的硅树脂形成为如下程度的硬度的范围，即，在封装体形成时能够将树脂的射出压向电解质层的传播缓和，并缓和通过阳极引线向阳极体内部传播的应力。因而进一步抑制封装体形成后的漏电流增大。

另外，本发明的固体电解电容器的制造方法的特征在于，包括：以一个端部埋入由金属微粒的烧结体构成的阳极中的方式设置阳极引线，在阳极表面形成电介质层，在电介质层上形成电解质层，以使阳极引线的周边的电解质层露出的方式在电解质层上形成阴极层，由此形成电容器元件的工序；将阳极引线的另一个端部与阳极端子电连接的工序；将阴极层与阴极端子电连接的工序；在将阳极引线的另一个端部与阳极端子电连接的工序后，以覆盖从电容器元件的电解质层的露出面到阳极端子之间的阳极引线的方式形成第一树脂部的工序；和以至少覆盖电容器元件、第一树脂部的方式形成第二树脂部的工序。

由此，由于能够用第一树脂部可靠地覆盖将阳极引线与阳极端子电连接的部位，因此能够更可靠地抑制封装体形成后的漏电流增大。

本发明能够提供降低了漏电流的固体电解电容器及其制造方法。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的固体电解电容器的剖面图。

图2表示本发明的一实施方式的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

图3表示本发明的一实施方式的固体电解电容器的制造工序。

图4是与本发明的第二实施例有关的固体电解电容器的剖面图。

图5表示与本发明的第二实施例有关的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

图6表示与本发明的第三实施例有关的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

图7是比较例1的固体电解电容器的剖面图。

图8是比较例2的固体电解电容器的剖面图。

附图标记说明

1：阳极端子

2：阳极引线

3：阳极体

4：电介质层

5：电解质层

6：阴极层

6a：碳层

6b：银层

7：阴极端子

8：第二树脂部

9：粘接层

10：第一树脂层

20：阳极端子的端部

50：电解质层的露出面

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。不过，本发明并不限定于本实施方式。

(实施方式)

图1是本发明的一实施方式的固体电解电容器(封装体形成后)的剖面图。另外，图2表示本发明的一实施方式的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

如图1和图2所示，在本发明的固体电解电容器中，为了埋入阳极引线2的一个端部，将阀金属粉末成型并在真空中烧结形成多孔质的阳极体3，并以覆盖该阳极体3的表面的方式形成由氧化物构成的电介质层4。在电介质层4的表面形成有电解质层5，进而在电解质层5的表面形成有由碳层6a、银层6b构成的阴极层6。这里，阳极引线2周边没有形成阴极层6，电解质层5从阴极层6露出，具有电解质层5的露出面50。在本实施方式中，在作为长方体形状的阳极体3的外表面中，在阳极引线2直立的面上没有形成阴极层6，该面成为电解质层5的从阴极层6露出的露出面50。

阴极层6通过粘接层9与阴极端子7粘接，另外，阳极引线2与阳极端子1熔接，由此分别实现电连接。进而，设置第一树脂部10，使得其覆盖从阳极引线2周边的电解质层5的露出面50到阳极端子1之间的阳极引线2。然后，形成由环氧树脂等构成的第二树脂部8即封装体，得到固体电解电容器。

这里，阳极端子1是本发明的“阳极端子”的一例，阳极引线2是本发明的“阳极引线”的一例，阳极体3是本发明的“阳极”的一例，电介质层4是本发明的“电介质层”的一例，电解质层5是本发明的“电解质层”的一例，电解质层的露出面50是本发明的“电解质层的露出面”的一例，阴极层6是本发明的“阴极层”的一例，阴极端子7是本发明的“阴极端子”的一例，第二树脂部8是本发明的“第二树脂部”的一例，第一树脂部10是本发明的“第一树脂部”的一例。

(制造方法)

图3是本发明的一实施方式的固体电解电容器的制造工序图。

工序1：如图3(a)所示，使用铌金属的粉末，以埋入阳极引线2的一个端部的方式成型，并在真空中烧结，由此形成由铌多孔质烧结体构成的阳极体3。这时，阳极引线2的另一个端部以从阳极体3突出的形态固定。

工序2：如图3(b)所示，在含氟的水溶液中对该阳极体3进行阳极氧化，然后在磷酸水溶液中进行阳极氧化，由此形成由含氟的氧化铌构成的电介质层4。

工序3：如图3(c)所示，利用化学聚合法等在上述电介质层4的表面形成电解质层5，然后，通过分别涂敷碳膏及银膏并进行干燥，形成由碳层6a及银层6b构成的阴极层6。这时，阴极层6没有在阳极端子2周边的电解质层5的表面形成，存在电解质层5的露出面50。

进而，阴极层6通过使用了导电性材料的粘接层与阴极端子7粘接，并且，阳极引线2与阳极端子1熔接，由此分别实现电连接。

工序4：如图3(d)所示，设置由硅树脂构成的第一树脂部10，使得其连续覆盖在工序3中形成的阳极引线2与阳极端子1的连接部和电解质层5的露出面50的一部分。

对于这样形成的由硅树脂构成的第一树脂部10，按照JIS K6249计测针入度。另外，针入度是表示树脂硬度的特性，数字越大则树脂越柔软。

工序5：如图3(e)所示，在至工序4为止形成的电容器元件的周围，使用包括环氧树脂以及咪唑化合物的密封材料，利用传递模塑法形成第二树脂部8，即封装体。

(实施例1)

在实施例1中，经过与上述实施方式的制造方法中的各工序(工序1～5)相对应的工序，制作固体电解电容器。以下，详细叙述各工序中的实施条件。

工序1A：如图3(a)所示，使用一次粒径约0.5μm的铌金属粉末，以埋入阳极引线2的一部分的方式成型，并在真空中进行烧结，由此形成由高约4.4mm×宽约3.3mm×深约1.0mm的铌多孔质烧结体构成的阳极体3。这时，阳极引线2的另一个端部以从阳极体3突出的形态固定。

工序2A：在保持为约40℃的约0.1重量％的氟化铵水溶液中，以约10V的恒定电压对该阳极体3进行约10小时的阳极氧化，然后，在保持为约60℃的约0.5重量％的磷酸水溶液中，以约10V的恒定电压进行约2小时的阳极氧化，由此形成含氟的电介质层4。

工序3A：在上述电介质层4的表面通过化学聚合法等形成由聚吡咯构成的电解质层5，然后，通过分别涂敷碳膏及银膏并进行干燥，形成由碳层6a及银层6b构成的阴极层6。这时，阴极层6没有在阳极端子2周边的电解质层5的表面形成，存在电解质层5的露出面50。

进而，阴极层6通过使用了导电性材料的粘接层与阴极端子7粘接，并且，阳极引线2与阳极端子1熔接，由此分别实现电连接。

工序4A：设置由硅树脂构成的第一树脂部10，使得其连续覆盖在工序3A中形成的阳极引线2与阳极端子1的连接部和电解质层5的露出面50的一部分。这里，电解质层5的露出面50内存在没有被第一树脂部10覆盖的非覆盖部51。另外，在本实施例中，如图1所示，第一树脂部10将阳极端子1的端部20的宽度方向内位于阳极引线2的位置的中央部分覆盖，在阳极端子1的端部20的宽度方向的两端不存在第一树脂部10。

以下，记载由硅树脂构成的第一树脂部10的更详细的制造方法。硅树脂使用GE东芝硅制的TSE3070。具体地讲，对100重量份的该公司的TSE3070(A)液调配100重量份的该公司的TSE3070(B)液，并搅拌均匀。然后，以覆盖所希望的位置的方式使用调合器涂敷树脂，并在70℃下进行30分钟的硬化处理，由此形成由硅树脂构成的第一树脂部10。

对于由这样形成的硅树脂构成的第一树脂部10，按照JIS K6249计测针入度。具体地讲，在1/4混合器的壶中装满测定试料，使1/4圆锥落入到试料中，读取进入的深度(mm)，以深度(mm)的10倍作为针入度。其结果，针入度是65。另外，针入度是表示树脂硬度的特性，数字越大则树脂越柔软。

工序5A：在至工序4A为止形成的电容器元件的周围，使用包括环氧树脂以及咪唑化合物的密封材料，利用传递模塑法形成第二树脂部8，即封装体。即，将已在温度160℃预加热的密封材料以压力80kg/cm²注入到模具中，在模具内以温度160℃、时间90秒的条件使其硬化。

(实施例2)

图4是与本发明的第二实施方式有关的固体电解电容器的剖面图。另外，图5表示与本发明的第二实施例有关的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

如图4以及图5所示，在本实施例的固体电解电容器中，在上述实施例1的工序4A中，以覆盖电解质层5的整个露出面50——而不是露出面50的一部分——的方式设置第一树脂部10，除此以外，按照与实施例1相同的方法制作固体电解电容器。即，在本实施例中，电解质层5的露出面50内不存在没有被第一树脂部10覆盖的非覆盖部51。

(实施例3)

图6表示与本发明的第三实施例有关的封装体形成前的固体电解电容器的主要部分，(a)是侧面图，(b)是俯视图。

如图6所示，在本实施例的固体电解电容器中，在上述实施例1的工序4A中，与实施例2相同，以覆盖电解质层5的整个露出面50——而不是露出面50的一部分——的方式设置第一树脂部10，并且，在阳极引线2与阳极端子1的连接部，以将阳极端子1的端部20的宽度方向全部覆盖的方式设置第一树脂部10。在其它方面，使用与实施例1相同的方法制作固体电解电容器。

(比较例1)

图7是比较例1的固体电解电容器的剖面图。

在本比较例1中，在上述实施例1中不进行工序4A，除此以外，按照与实施例1相同的方法制作固体电解电容器。

(比较例2)

图8是比较例2的固体电解电容器的剖面图。

在本比较例中，在上述实施例1的工序4A中，在阳极引线与阳极端子的连接部处不设置第一树脂部10，而是以覆盖电解质层5的整个露出面50的方式设置第一树脂部10，除此以外，按照与实施例1相同的方法制作固体电解电容器。

(漏电流的测定)

对于这些固体电解电容器，在两端子之间施加2.5V的电压，测定20秒钟以后在端子之间流过的电流作为漏电流。

表1表示漏电流的测定结果。另外，漏电流值表示为以实施例1中的值为100的相对值。

[表1]

	漏电流(相对值)
		实施例1	100
实施例2	88
		实施例3	80
比较例1	1230
		比较例2	640

根据表1可知，相对于完全没有设置第一树脂部10的比较例1，在实施例1到实施例3的固体电解电容器中，漏电流能够降低到1/10以下。另外，相对于在阳极引线2与阳极端子1的连接部处没有设置第一树脂部10的比较例2，可知实施例1到实施例3的固体电解电容器能够显著降低漏电流。

认为其原因在于，由于能够用第一树脂部和阳极引线来分散封装体形成时的树脂的射出压，所以能够缓和通过阳极引线向阳极体内部传播的应力。

另外，在电解质层5的露出面50的整个面设置第一树脂部10的实施例2的情况下，与实施例1相比，可知能够进一步降低漏电流。认为其原因是，除了上述的效果以外，树脂的射出压在电解质层5露出的部分的整个面上被第一树脂部10缓和，所以通过电解质层5向阳极体3施加的压力得到降低。

进而，在以第一树脂部10覆盖阳极端子1的整个端部20的实施例3中，能够进一步降低漏电流。认为其原因是，通过利用第一树脂部10覆盖阳极端子1的端子20的整个宽度方向，用于形成封装体的传递塑模时的树脂的流动直接接触阳极端子1的端部20的宽度方向的两端附近，并不是像实施例1或者实施例2那样，形成像回绕那样的无用的流动，从而缓和阳极引线2与阳极端子1的连接部处的树脂压。

(实施例4～6)

在上述工序4A中，代替由硅树脂构成的第一树脂单元10，形成由环氧树脂构成的第一树脂单元10，除此以外，与实施例1～3相同，制作实施例4～6的固体电解电容器。即，对于第一树脂部10的形成位置，实施例1与实施例4对应，实施例2与实施例5对应，实施例3与实施例6对应。这里，由环氧树脂构成的第一树脂部10使用的日本Nippon Pelnox制ZC-203T，使用调合器涂敷树脂，以覆盖所希望的位置，通过进行100℃、30分钟的硬化处理来形成。

(比较例3)

在本比较例中，在上述比较例2中，代替由硅树脂构成的第一树脂部10，形成由环氧树脂构成的第一树脂部10，除此以外，按照与比较例2相同的方法制作比较例3的固体电解电容器。

表2表示漏电流的测定结果。漏电流值表示为以实施例1中的值为100的相对值。

[表2]

	漏电流(相对值)
		实施例4	190
实施例5	164
		实施例6	156
比较例3	974

可知在形成由环氧树脂构成的第一树脂部10的情况下，与比较例3相比漏电流也显著地降低。另一方面，根据实施例1～3与实施例4～6的比较，可知用作第一树脂部10的树脂的种类优选硅树脂。

接着，表示使作为第一树脂部10的硅树脂的针入度变化的实施例(实施例7～15)。另外，在本实施例中，采用了上述实施例3的构造。

(实施例7～15)

在实施例3的工序4A中，使用针入度分别为15、30、40、90、110、150、180、200、220的硅树脂，除此以外，利用与实施例3同样的方法制作固体电解电容器。针入度不同的硅树脂能够通过TSE3070(B)液与100重量份的TSE3070(A)液的调配比来进行控制。具体地讲，通过使TSE3070(B)液与100重量份的TSE3070(A)液的调配比分别为130、120、110、95、90、85、80、75、70重量份，能够得到具有上述针入度的硅树脂。

表3表示漏电流的测定结果。另外，漏电流值表示为以实施例1中的值为100的相对值。

[表3]

从表3可知，虽然每一个漏电流都表现出较低的值，但是在第一树脂部10所使用的硅树脂的针入度在30到200的范围内时，与在该范围外时相比，漏电流显著较低。进而，在针入度40到150的范围内漏电流更低，是理想的范围。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的固体电解电容器由于能够降低漏电流，因此也能够适用于个人计算机或者游戏机等用途。

Claims (5)

1.一种固体电解电容器，其特征在于：

具备电容器元件，该电容器元件包括：

由金属微粒的烧结体构成的阳极；

以一个端部埋入所述阳极中的方式设置的阳极引线；

形成在所述阳极表面的电介质层；

形成在所述电介质层上的电解质层；和

以在所述阳极引线的周边具有所述电解质层的露出面的方式形成于所述电解质层上的阴极层，其中

在所述电容器元件，附设有在与所述阳极引线的另一个端部接触的状态下通过熔接实现电连接的阳极端子和与所述阴极层电连接的阴极端子，

以将从所述电容器元件的所述电解质层的露出面到所述阳极端子之间的所述阳极引线和所述阳极引线与所述阳极端子的熔接部覆盖、并且在所述阳极引线与所述阳极端子的连接部将所述阳极端子的端部在所述端部的宽度方向全部覆盖的方式设置有第一树脂部，并且，以至少将所述电容器元件及所述第一树脂部覆盖的方式设置有第二树脂部。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于：

所述第一树脂部以将所述电解质层的露出面全部覆盖的方式设置。

3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其特征在于：

使用硅树脂作为所述第一树脂部。

4.根据权利要求3所述的固体电解电容器，其特征在于：

所述硅树脂的针入度在30～200的范围。

5.一种固体电解电容器的制造方法，其特征在于，包括：

以一个端部埋入由金属微粒的烧结体构成的阳极中的方式设置阳极引线，在所述阳极表面形成电介质层，在所述电介质层上形成电解质层，以使所述阳极引线的周边的所述电解质层露出的方式在所述电解质层上形成阴极层，由此形成电容器元件的工序；

将所述阳极引线的另一个端部与阳极端子电连接的工序；

将所述阴极层与阴极端子电连接的工序；

在将所述阳极引线的另一个端部与阳极端子电连接的工序后，以将从所述电容器元件的所述电解质层的露出面到所述阳极端子之间的所述阳极引线覆盖、并且在所述阳极引线与所述阳极端子的连接部将所述阳极端子的端部在所述端部的宽度方向全部覆盖的方式形成第一树脂部的工序；和

以至少将所述电容器元件、所述第一树脂部覆盖的方式形成第二树脂部的工序。

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