CN102420052B - 固体电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高特性的固体电解电容器。固体电解电容器具备阳极体、电介质层、固体电解质层、阴极层，阴极层为具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。电介质层形成在阳极体上。固体电解质层形成在电介质层上。阴极层以与固体电解质层相接的方式形成。由此，能够获得可提高特性的固体电解电容器。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体电解电容器。
背景技术
作为以往的固体电解电容器，例如可以举出日本特开2009-10238号公报(专利文献1)。图2是表示专利文献1中公开的固体电解电容器的结构的示意性剖视图。参照图2，日本特开2009-10238号公报的固体电解电容器具备：阳极体1；形成在阳极体1的表面上的电介质层2；形成在电介质层2上的导电性高分子层3；形成在导电性高分子层3上的阴极层4。阴极层4具有碳层4a和银涂层4b，碳层4a由形成在导电性高分子层3上且含有碳粒子的层构成，银涂层4b由形成在碳层4a上且含有银粒子的层构成。
日本特开2009-10238号公报的固体电解电容器具有碳层4a。然而，在形成碳层4a时，难以控制碳层的厚度。如果碳层4a形成得厚，则在外装覆盖时容易产生裂化。由此，产生固体电解电容器的特性下降的问题。
此外，可以考虑使用不形成碳层4a而以与导电性高分子层3相接的方式形成银涂层4b的技术。但是，在这种情况下，在导电性高分子层3与银涂层4b之间产生间隙。由此，产生固体电解电容器的特性下降的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题点而做出的，其目的在于提供一种可提高特性的固体电解电容器。
本发明人为了解决上述问题，对在不形成碳层地形成银涂层的情况下降低形成在导电性高分子层与银涂层之间的间隙的手段进行了锐意研究。其结果是，发现了通过使用酰亚胺系聚合物作为银涂层的粘结剂树脂，即使不形成碳层，也能够提高固体电解电容器的特性。
即，本发明的固体电解电容器具备阳极体、电介质层、固体电解质层、阴极层，阴极层是具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。电介质层形成在阳极体上。固体电解质层形成在电介质层上。阴极层以与固体电解质层相接的方式形成。
根据本发明的固体电解电容器，阴极层是具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。酰亚胺系聚合物与固体电解质层的相合性良好，因此即使不形成碳层也能够降低银涂层与固体电解质层的间隙。因此，能够抑制因阴极层与固体电解质层的间隙引起的特性的劣化。进而，由于能够省略碳层，因此能够防止因碳层的形成而引起的特性的劣化。由此，能够实现可提高特性的固体电解电容器。
在上述固体电解电容器的基础上，优选上述固体电解质层含有聚吡咯。
由于含有聚吡咯的固体电解质层的表面平滑，因此如果直接形成银涂层则容易形成间隙。但是，通过使用酰亚胺系聚合物作为银涂层的粘结剂树脂，能够减小间隙地形成与聚吡咯的固体电解质层相接的银涂层。因此，即使在固体电解质层含有聚吡咯的情况下，也能够实现可提高特性的固体电解电容器。
发明效果
如以上那样，根据本发明的固体电解电容器，能够提高特性。
附图说明
本发明的上述及其他目的、特征、情况及优点可以通过以下与附图关联理解的关于本发明的详细说明而得到明确。
图1是示意性地表示本发明的实施方式中的固体电解电容器的结构的剖视图。
图2是示意性地表示日本特开2009-10238号公报的固体电解电容器的结构的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。需要说明的是，对在以下附图中的相同或相当的部分标注同一参照符号而不进行反复说明。
图1是示意性地表示本发明的实施方式中的固体电解电容器10的结构的剖视图。首先，参照图1说明本发明的一实施方式中的固体电解电容器10。
如图1所示，固体电解电容器10具备阳极体11、电介质层12、固体电解质层13和阴极层14。阳极体11、电介质层12、固体电解质层13、阴极层14构成固体电解电容器10的电容器元件。电介质层12形成在阳极体11上，在本实施方式中以与阳极体11相接的方式形成。固体电解质层13形成在电介质层12上，在本实施方式中，以与电介质层12相接的方式形成。阴极层14以与固体电解质层13相接的方式形成。
阳极体11由例如阀金属的烧结体构成。阀金属例如是钽(Ta)、铌(Nb)、钛(Ti)、铝(Al)等。烧结体具有多孔质结构。
电介质层12是通过对阀金属进行化成处理而形成的氧化膜。例如，在作为阀金属使用钽的情况下的电介质层12的组成为氧化钽(Ta2O5)，在作为阀金属使用铝的情况下的电介质层12的组成为氧化铝(Al2O3)。
固体电解质层13由聚吡咯、聚呋喃、聚苯胺等导电性高分子材料或TCNQ络盐(7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷)等构成。固体电解质层13优选含有聚吡咯，更优选由聚吡咯构成。此外，固体电解质层13优选由通过电解聚合法形成的聚吡咯构成。通过电解聚合法形成的聚吡咯的表面特别平滑。
阴极层14是具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。换言之，阴极层14含有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物和银粒子。在阴极层14中不含有碳层。
作为构成银涂层的酰亚胺系聚合物，例如可以举出由以下化学式1所示的芳香族聚酰亚胺。需要说明的是，在以下化学式1中，R及R’表示芳香族。
化学式1
…(化学式1)
本实施方式的固体电解电容器10还具备阳极引线15、阳极端子16、阴极端子17和粘接层18。
阳极引线15例如是由钽等金属构成的棒状体，其配置成一端埋设于阳极体11中，另一端向电容器元件的外部突出。通过焊接等将阳极端子16的一部分与阳极引线15连接。阴极端子17配置成经由由导电性的粘接剂构成的粘接层18与电容器元件的最外层即阴极层14连接。阳极端子16及阴极端子17例如由铜或铜合金等金属构成。
此外，本实施方式的固体电解电容器10还具备外装树脂19。外装树脂19以使阳极端子16的一部分及阴极端子17的一部分露出的方式将配置有阳极引线15、阳极端子16、阴极端子17及粘接层18的电容器元件密封。外装树脂19例如使用环氧树脂。
接着，参照图1说明本实施方式中的固体电解电容器10的制造方法。
首先，准备阳极体11。在该工序中，准备例如作为阀金属粉末的原料粉末，在阳极引线15的长度方向的一端侧埋入原料粉末的状态下，将原料粉末成形成期望的形状。并且，利用烧结成形的原料粉末，能够形成埋入有阳极引线15的一端侧的阳极体11。阳极引线15和阳极体11优选由相同的阀金属构成。
接下来，在阳极体11上形成电介质层12。在该工序中，例如将阳极体11浸渍到硝酸或磷酸等酸溶液中并进行电解化成，由此在阳极体11的表层部形成电介质层12。
接下来，在电介质层12上形成固体电解质层13。在该工序中，通过电解聚合法、化学聚合法等，在电介质层12上形成由导电性高分子构成的固体电解质层13。固体电解质层13优选通过电解聚合法形成。
在通过电解聚合法形成固体电解质层13的情况下，例如可以采用在含有单体和掺杂剂的电解聚合液中浸渍形成有电介质层12的阳极体11，将阳极体11作为阳极电解氧化的方法。
在通过化学聚合法形成固体电解质层13的情况下，可以采用在含有单体、氧化剂和掺杂剂的化学聚合液中浸渍形成有电介质层12的阳极体11的方法、将上述化学聚合液涂敷到形成有电介质层12的阳极体11上的方法、在单体溶液及氧化剂溶液中分别浸渍形成有电介质层12的阳极体11的方法、将单体溶液及氧化剂溶液分别涂敷到形成有电介质层12的阳极体11上的方法等。
需要说明的是，在上述化学聚合法中，并非必须使氧化剂和掺杂剂为不同的材料，可以使用兼用作氧化剂和掺杂剂的材料。此外，除了上述材料以外，也可以在上述化学聚合液或电解聚合液中添加界面活性剂等添加剂。进而，也可以实施在上述化学聚合后加热的热化学聚合。
接下来，在固体电解质层13上，作为阴极层14形成有具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。在该工序中，例如，在固体电解质层13上涂敷具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层，然后进行干燥，由此形成阴极层14。对于涂敷银涂层的方法没有特定的局限，可以采用浸渍、丝网印刷等。在形成该阴极层14的工序中，省略形成碳层的工序。由此，能够制造电容器元件。
接下来，将阳极端子16及阴极端子17分别与阳极体11及阴极层14连接。在该工序中，将由例如铜或铜合金构成的阳极端子16与阳极引线15连接，并将由铜或铜合金构成的阴极端子17与阴极层14连接。阴极层14与阴极端子17例如通过粘接层18连接。阳极端子16和阳极引线15例如可以通过阻焊连接。需要说明的是，可以将阴极层14与阴极端子17通过阻焊连接，还可以将阳极端子16与阳极引线15通过粘接层18连接。
接下来，由外装树脂19进行覆盖。在该工序中，以使阳极端子16及阴极端子17的一部分向外部露出的方式利用外装树脂19覆盖电容器元件。对覆盖的方法没有特定的局限，例如可以采用递压模具(transfer mold)法等。然后，将阳极端子16及阴极端子17中的从外装树脂19露出的部分沿着外装树脂19折弯。
通过实施以上的工序，能够制造图1所示的固体电解电容器10。
如以上说明那样，根据本实施方式中的固体电解电容器10及其制造方法，阴极层14为具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层。酰亚胺系聚合物与固体电解质层13相合性良好，因此即使不形成碳层也能够减小阴极层14与固体电解质层13的间隙。因此，能够抑制阴极层14与固体电解质层13的间隙引起的特性的劣化。此外，由于可以省略难以控制厚度且强度小的碳层，因此能够防止因碳层的形成而引起的特性的劣化。由此，能够提高可靠性、等效串联电感(ESL：Equivalent Series Inductance)容量(Cap)、漏电流(LC)等特性。
此外，由于能够省略形成碳层的工序，因此能够降低制造成本。
在本实施方式的固体电解电容器10及其制造方法中，优选固体电解质层13含有聚吡咯。含有聚吡咯的固体电解质层13的表面平滑。但是，通过使用酰亚胺系聚合物作为银涂层的粘结剂树脂，基于固着效果，能够减小间隙地形成与聚吡咯的固体电解质层13相接的银涂层。因此，在固体电解质层13含有聚吡咯的情况下，也能够实现可提高特性的固体电解电容器10。
【实施例】
在本实施例中，对阴极层为具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层的效果进行了调查。
(本发明例1)
本发明例1基本根据上述的实施方式的固体电解电容器的制造方法制造了图1所示的固体电解电容器10。
具体而言，首先，准备钽粉末，在将棒状体的阳极引线15的长度方向的一端侧埋入钽粉末的状态下，将钽粉末成形为长方体。然后，将其烧结，从而准备出埋入有阳极引线15的一端的阳极体11。
接下来，将阳极体11浸渍到磷酸溶液中并施加电压，由此在阳极体11的表面形成由Ta2O5构成的电介质层12。
接下来，在聚吡咯的电解聚合液中浸渍形成有电介质层12的阳极体11，形成固体电解质层13。然后，通过干燥在电介质层12上形成固体电解质层13。
接下来，使用具有平均粒径为0.2～1.0μm的银粉末、作为溶剂的(NMP)N-甲基-2-吡咯烷酮和作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银糊剂，在固体电解质层13上形成阴极层14。
接下来，在阳极引线15上点焊连接阳极端子16，并将阴极端子17经由导电性的粘接层18与阴极层14连接。接下来，将整体利用外装树脂19模制外装。通过以上的工序，制造出图1所示的本发明例1的固体电解电容器10。
(比较例1)
比较例1基本上与本发明例1的固体电解电容器10同样地制造而成，但在形成层叠有碳层和银涂层的阴极层这一点上不同。具体而言，在形成固体电解质层13后，在固体电解质层13上形成碳层。然后，在碳层上形成作为粘结剂树脂具有与本发明例1同样的酰亚胺系树脂的银涂层。
(比较例2)
比较例2基本上与比较例1的固体电解电容器同样地制造而成，但在作为阴极层形成具有作为粘结剂树脂的环氧系树脂的银涂层这一点上不同。即，比较例2的固体电解电容器具备形成在固体电解质层上的碳层、形成在碳层上的银涂层，银涂层的粘结剂树脂为环氧系聚合物。
(比较例3)
比较例3基本上与本发明例1的固体电解电容器10同样地制造而成，但在作为阴极层形成具有作为粘结剂树脂的环氧系树脂的银涂层这一点上不同。即，比较例3的固体电解电容器不具备碳层，银涂层的粘结剂树脂为环氧系聚合物。
(评价方法)
利用LCR表对本发明例1及比较例1～3的固体电解电容器测定了ESR。ESR的测定条件为100kHz。该结果在下表1中记载。
【表1】
(评价结果)
如表1所示，不具备碳层且银涂层的粘结剂树脂为酰亚胺系聚合物的本发明例1比具备碳层的比较例1及2提高了ESR。此外，本发明例1比不具备碳层且粘结剂树脂为环氧树脂的比较例3大幅提高了ESR。由此可知，通过省略碳层能够提高ESR，并且通过使用酰亚胺系树脂作为粘结剂树脂能够进一步提高ESR。
由以上可以确认，根据本实施例，通过使阴极层为具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物的银涂层，即使不形成碳层也能够提高特性。
虽然详细地说明表示了本发明，但以上仅用于例示，并非进行限定，应当明确地理解为本发明的范围由附加的权利要求书来解释。
Claims (3)
1.一种固体电解电容器，其具备：
阳极体；
形成在所述阳极体上的电介质层；
形成在所述电介质层上的固体电解质层；
不具备碳层并以与所述固体电解质层相接的方式形成的银涂层，
所述银涂层具有作为粘结剂树脂的酰亚胺系聚合物，
所述酰亚胺系聚合物包括具有由化学式1表示的结构的芳香族聚酰亚胺，该化学式1中的R及R’表示芳香族基，
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
所述固体电解质层包括聚吡咯。
3.根据权利要求2所述的固体电解电容器，其中，
所述固体电解质层由通过电解聚合法形成的所述聚吡咯构成。
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