具体实施方式
接着,使用附图说明本发明的实施方式。在以下附图的记载中,在相同或者类似的部分标注相同或者类似的符号。但是,附图仅是示意性的表示,应该注意各尺寸的比例等与实际的情况不同。因此,具体的尺寸应该斟酌以下的说明进行判断。另外,在附图相互之间当然也包括相互的尺寸关系或者比例不同的部分。
(第1实施方式)
图1是用于说明本实施方式中的固体电解电容器20的内部的剖面图。
本实施方式的固体电解电容器20如图1所示,具有电容器元件,其包括埋设有阳极引线2的阳极1、形成在阳极1上的电介质层3、形成在电介质层3上的电解质层4、形成在电解质层4上的阴极引出层5。在阳极引线的另一个端部2b连接有阳极端子7,在阴极引出层5利用导电性粘接材料8粘接有阴极端子9。而且,在电容器元件的周围形成树脂封装体11,使阳极端子7和阴极端子9的一部分露出。另外,该图仅示意性地图示了在包括多孔质烧结体的阳极1的外周部侧形成的电介质层3。另外,关于本实施方式中的阳极1的区域和电介质层3的厚度的分布在后文叙述。
以下说明本实施方式中的固体电解电容器20的具体结构。
在本实施方式中,在阳极1中使用含有阀作用金属或者以阀作用金属为主要成分的合金的多孔质烧结体。阳极1通过将含有大量的阀作用金属或者以阀作用金属为主要成分的合金的金属粒子成型,对其进行烧结而形成。作为阀作用金属,可以举出钽、铌、铝、钛等。作为以阀作用金属为主要成分的合金,例如,优选相对于合金的总重量,添加剂的重量小于等于10%。作为以阀作用金属为主要成分的合金中包含的添加剂,可以举出硅、钒、硼、氮等,通过将这样的添加剂添加到作为主成分的阀作用金属中形成合金。
作为阳极引线2的材料,能够与阳极1同样地使用阀作用金属或者以阀作用金属为主要成分的合金。另外,阳极引线2的材料也可以使用与阳极1不同的阀作用金属。
如图1所示,阳极1具有作为多孔质烧结体的外周部的一个端面1a、另一个端面1b和侧面1c。在阳极1中设置阳极引线2,使得一个端部2a埋设于阳极1中,另一个端部2b从阳极1的一个端面1a突出。另一个端面1b是与一个端面1a相互相对的阳极1的面。阳极引线的根部2c是表示阳极引线2从阳极1突出的部分的阳极引线2的部分。
图2(A)是透视表示埋入有阳极引线2的阳极1的形状的一部分(虚线部分)的立体图。如图2(A)所示,阳极1具有包括一个端面1a、另一个端面1b和一个端面1a与另一个端面1b之间的4个侧面1c的长方体的外形。另外,阳极1具有由长方体的顶点构成的8处角部1Ka、1Kb。角部1Ka是一个端面1a一侧的角部,角部1Kb是另一个端面1b一侧的角部。
图2(B)是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。图2(C)是以通过角部1Ka、1Kb和阳极引线2的方式对角切断阳极1的情况的剖面图。阳极1具有第1区域A、第2区域B、第3区域C、第4区域D和第5区域E。另外,在图2(B)中仅图示第1区域A和第2区域B。在图2(C)中,用点划线A~E包围的区域分别表示第1区域A、第2区域B、第3区域C、第4区域D和第5区域E。第1区域A是阳极引线2的埋入在阳极1中的根部2c一侧的区域。第2区域B是一个端面1a一侧的角部1Ka一侧的区域。第3区域C是一个端面1a一侧的第1区域A与第2区域B之间的区域。第4区域D是阳极1的内部区域,是其中埋入有阳极引线的一个端部2a的阳极引线的一个端部2a的周围区域。第5区域E是位于除去角部1Kb的另一个端面1b和侧面1c的中央部位的区域。
图3是表示在用图2中(C)的虚线α包围的阳极1的区域中,形成在阳极1的表面的电介质层3的示意性剖面图。如图3所示,电介质层3由于形成在包含多孔质烧结体的阳极1的表面,因此不仅是多孔质烧结体的外表面,还形成在多孔质烧结体的内侧的细孔的壁面上。如该图所示,第1区域A和第2区域B中的阳极1的表面的电介质层3的厚度比第3区域C和第4区域D中的阳极1的表面的电介质层3的厚度厚。另外,第1区域A和第2区域B中的阳极1的表面的电介质层3的厚度比第5区域E中的阳极的表面的电介质层3的厚度厚。
在本实施方式中,第1区域A形成于相对于阳极引线2的根部2c的周围成同心圆状的位置。另外,第1区域A也不一定是同心圆状,例如也可以是从同心圆状切掉了一部分的形状。
在本实施方式中,如图3所示,在第1区域A中,电介质层3的厚度形成为随着从阳极引线的根部2c离开而逐渐减薄。另外,如该图所示,在第2区域B中,电介质层3的厚度形成为随着从阳极1的角部1Ka离开而逐渐减薄。另外,在第1区域A和第2区域B中,电介质层3的厚度也可以形成为均匀的厚度。
电介质层3的厚度能够用剖面SEM(扫描型电子显微镜)测定。如图3所示,电介质层3的厚度能够通过测定从阳极1的表面到电介质层3的表面的距离d求出。像这样根据剖面SEM像,能够测定多孔质烧结体的外表面的电介质层3的厚度、和多孔质烧结体的内侧的细孔的壁面上形成的电介质层3的厚度。在本实施方式中,例如,在用图2(C)表示的切断面中,分别在5个位置设定上述第1~第4区域内的任意位置的电介质层3的厚度,根据对其值进行平均而得的平均值求得第1~第4区域内的电介质层3的厚度。关于第5区域E内的电介质层3的厚度也同样地测定求出。
电解质层4形成在电介质层3的表面。另外,在本实施方式中,电解质层4以充填多孔质烧结体的孔的方式形成,但也可以有在一部分没有形成电解质层4的位置。在电解质层4中能够使用导电性高分子或者二氧化锰。导电性高分子能够通过化学聚合法或者电解聚合法等形成,作为材料,可以举出聚吡咯(polypyrrole)、聚噻吩(polythiophene)、聚苯胺(polyaniline)和聚呋喃(polyfuran)等。电解质层4既可以形成为单一的层,也可以形成为多层。
阴极引出层5以覆盖电解质层4的方式形成,形成为依次形成有碳层5a、银膏层5b的叠层构造。碳层5a由包含碳粒子的层形成。像这样,阴极引出层5以与电解质层4上直接接触的方式形成。另外,在本实施方式中,为了防止与阳极引线2的短路,也可以在阳极的一个端面1a上不形成阴极引出层5。
阴极端子9安装在阴极引出层5。具体地讲,该阴极端子9通过弯曲带状的金属板而形成,如图1所示,其一个端部9a一侧的下表面通过导电性粘接材料8与阴极引出层5连接,由此阴极端子9与阴极引出层5被机械连接并且被电连接。作为具体的导电性粘接材料8的材料,可以举出混合有银与环氧树脂的银膏等材料。
另外,阴极引出层5也可以仅由碳层5a或者银膏层5b的任意一方构成,只要能够将电解质层4与阴极端子9进行电连接,则能够采用各种结构。
阳极端子7安装在阳极引线2的另一端部2b。具体地讲,该阳极端子7通过弯曲带状的金属板而形成,如图1所示,其一个端部7a一侧的下表面通过焊接等与阳极引线2的另一个端部2b被机械连接并且被电连接。
作为阳极端子7和阴极端子9的材料,可以举出铜、铜合金和铁-镍合金(42合金)等。
树脂封装体11以覆盖如上述那样配置的阳极引线2、电解质层4、阴极引出层5、阳极端子7、阴极端子9的露出的周围的方式形成。阳极端子7的另一个端部7b和阴极端子9的另一个端部9b在从树脂封装体11的侧面到下表面露出,该露出部位用于与基板的焊接。作为树脂封装体11的材料,使用起到密封材料作用的材料,具体可以举出环氧树脂或者硅树脂等。树脂封装体11能够通过将适当配合主剂、固化剂和充填剂而调整的树脂进行固化而形成。
(作用·效果)
在本实施方式的固体电解电容器中,由于来自阳极引线1的应力易于传递的第1区域A和来自树脂封装体11等的应力易于传递的第2区域B中的电介质层3的厚度,比阳极1内部的第4区域D中的电介质层3的厚度厚,因此能够抑制由上述应力在上述第1、第2区域A、B中产生的影响,抑制漏电流。另外,在阳极引线2突出的阳极1的一个端面1a一侧的区域中,由于上述应力不易传递的第3区域C中的电介质层3的厚度比第1区域A和第2区域B中的电介质层3的厚度薄,因此能够抑制由于增加电介质层3的厚度引起的静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,第5区域E中的电介质层3的厚度比第1区域A和第2区域B中的电介质层的厚度薄。从而,由于来自树脂封装体11的应力不易传递的第5区域E中的电介质层3的厚度比第1区域A和第2区域B中的电介质层3的厚度薄,因此能够进一步抑制静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,仅第1区域A和第2区域B中的电介质层3的厚度比第1区域A和第2区域B以外的区域中的电介质层3的厚度厚。从而,通过使易于从树脂封装体11或者阳极引线2受到应力的第1区域A和第2区域B的电介质层3的厚度比其它区域的电介质层的厚度厚,能够进一步抑制静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,在阳极1的一个端面1a一侧中电解质层4从阴极引出层5露出。这样,在电解质层4上没有形成阴极引出层5的部位附近的电介质层3易于受到应力的影响,其中,第1区域A和第2区域B的电介质层3更易于受到应力的影响。因而,在本实施方式中,由于在电解质层4中没有形成阴极引出层5的部位附近,局部地加厚第1区域A和第2区域B的电介质层3的厚度,因此能够进一步减少漏电流,能够进一步抑制静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,在第1区域A中,由于电介质层3的厚度形成为随着从阳极引线的根部2c离开而逐渐减薄,因此通过使各区域的厚度连续地变化,能够分散在各区域的边界中施加在电介质层3上的应力,能够进一步减少漏电流。
另外,在本实施方式中,由于在第2区域B中,电介质层3的厚度形成为随着从一个端面1a一侧的角部1Ka(顶点)离开而逐渐变薄,因此通过使各区域的厚度连续地变化,能够分散在各区域的边界中施加在电介质层3上的应力,能够进一步减少漏电流。
另外,在本实施方式中,在一个端面1a一侧的全部4个角部1Ka中电介质层3的厚度增厚,但如果至少在一处的角部1Ka中较厚地形成电介质层3,则就能够抑制漏电流,在这种情况下,能够进一步抑制静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,使用具有长方体外形的阳极1,但不限于长方体,只要是在阳极的一个端面1a一侧阳极具有角部的形状即可,在这样的情况下,也可以以局部地增厚阳极引线的根部2c和阳极的一个端面1a一侧的角部的电介质层的方式形成。
(第1实施方式的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法的1个例子。
<工艺1:阳极的形成>
使用1次粒径大约0.5μm,2次粒径大约100μm的钽金属粒子,将多个钽金属粒子在埋入有阳极引线2的一个端部2a的状态下成型,通过在真空中烧结,一体化结合包含多孔质烧结体的阳极1和阳极引线2。阳极引线2的另一个端部2b固定成从阳极1的一个端面1a突出的形式。像这样形成的包含多孔质烧结体的阳极1的外形例如是长度4.2mm、宽度3.4mm、厚度0.9mm的长方体。另外,在本实施方式中,作为阳极使用了钽,但作为阳极能够使用铌、钛等各种阀作用金属和以阀作用金属为主要成分的合金。
<工艺2:第1阳极氧化工艺>
图4是用于说明第1阳极氧化工艺的图。通过将阳极1进行阳极氧化,在阳极1的表面形成由氧化覆膜构成的电介质层3。化学合成装置50具有化学合成槽51、阳极53、阴极54和电解水溶液55。阳极53和阴极54通过配线(省略图示)分别与电源连接。阴极54配置在化学合成槽51的底面一侧,具有板状的形状。阳极引线2的另一个端部2b与阳极53连接,在放入有作为电解水溶液55的0.01~0.1wt%的磷酸水溶液的化学合成槽51中,浸渍阳极1和阳极引线2的一部分,在1~10mA的电流,5~100V的化学合成电压,3~20小时的条件下进行阳极氧化,由此在阳极1的表面和阳极引线2的一部分能够形成氧化钽(Ta2O5)的电介质层3。通过该第1阳极氧化工艺,在包含多孔质烧结体的阳极1的表面即外表面和细孔的壁面上形成有均匀的厚度的电介质层3。
另外,电解水溶液55不限于磷酸水溶液,能够使用硝酸、醋酸、硫酸等。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
以下说明用于在形成有均匀的电介质层3的阳极引线的根部2c一侧的第1区域A和阳极1的角部1Ka一侧的第2区域B中,进行局部化学合成的第2阳极氧化工艺。
图5是用于说明第2阳极氧化工艺的图。如图5(A)所示,化学合成装置60具有化学合成槽61、阳极63、阴极64(在该图中省略一部分图示)和电解水溶液65。图5(B)是表示阳极63和阴极64相对阳极1和阳极引线2的配置的示意性立体图。阳极63与阳极引线2的另一个端部2b连接。阴极64具有细线状,与阳极1的阳极引线2的根部2c附近相互相对地配置2个,并且在阳极1的一个端面1a一侧的4个角部1Ka附近各配置1个。通过这样配置阴极64,能够与阳极引线2的根部2c和阳极1的角部1Ka之间的区域分离配置阴极64。阳极63和阴极64通过配线(省略图示)分别与电源连接。
为了进行局部化学合成需要使电流集中在所希望的部位,因此需要调整电解水溶液的浓度(导电率),而且需要适当配置阴极64。具体地讲,在第1阳极氧化工艺中,使用浓度为0.01~0.1wt%的磷酸水溶液(电解水溶液55),但在进行局部化学合成的第2阳极氧化工艺中,使用与第1阳极氧化工艺相比低浓度的磷酸水溶液(电解水溶液65)。像这样,通过降低电解水溶液65的浓度,将阴极64配置在阳极1上的规定的位置进行阳极氧化,能够与作为其它区域的上述第3~第5区域C~E的阳极1的表面的电介质层的厚度相比,局部地使上述第1区域A和第2区域B的阳极1的表面的电介质层的厚度增厚。
另外,根据阳极1的形状适当地形成第1区域A和第2区域B。例如,第1区域A的电介质层3的厚度优选以从阳极引线的根部2c开始,在0.01~1mm距离的范围内变厚的方式形成。第2区域B的电介质层3的厚度优选以从阳极1的角部1Ka开始,在0.01~0.5mm距离的范围内变厚的方式形成。
另外,即使局部地配置阴极64,但由于如果电解水溶液65的浓度高则电介质层3的厚度的分布也扩展,因此磷酸水溶液优选为0.0001~0.005wt%左右。
从具有细线状的形状的阴极64的前端到阳极1的表面的距离如果过长则电介质层3的厚度的分布扩展,如果过短则有可能与阳极1短路,因此阴极64的前端到阳极1的表面的距离优选为0.1~3mm左右。
局部化学合成的时间如果过短则不能得到充分的电介质层3的厚度,另外,如果过长则电介质层3的厚度的分布扩展,因此优选在0.5~10min的范围内进行。局部化学合成的电压如果过低则不能得到充分的电介质层3的厚度,另外,如果过高则电介质层3的厚度的分布扩展,因此优选在50~300V的范围中进行。并且,局部化学合成的电压优选为第1阳极氧化工艺的化学合成电压的2~10倍。
另外,在局部化学合成中使用的电解水溶液65不限于磷酸水溶液,能够使用硝酸、醋酸、硫酸等。在本实施方式中,由于在第1阳极氧化工艺和第2阳极氧化工艺中使用利用相同电解质的电解水溶液,因此能够简化第1阳极氧化工艺以后的清洗工艺。
另外,图5(B)表示的阴极64是细线状,但也可以使用前端部具有尖锐的形状的针状电极。阴极64的前端部越尖锐,则越能够得到局部的电介质层3的厚度的分布。
<工艺4:电解质层的形成>
在电介质层3的表面形成电解质层4。作为在电解质层4中使用导电性高分子的情况的形成方法,例如,使用化学聚合法形成含有聚吡咯(polypyrrole)等的导电性高分子的预涂层。接着,在预涂层的表面上使用电解聚合法形成聚吡咯等的导电性高分子层。如此一来,在电介质层3上能够形成包括预涂层、导电性高分子层的叠层膜的导电性高分子的电解质层4。在阳极1的细孔的壁面上形成的电介质层3的表面也形成电解质层4。
<工艺5:阴极引出层的形成>
通过以与电解质层4的表面直接接触的方式涂敷碳膏形成碳层5a,通过在碳层5a上涂敷银膏形成银膏层5b。在本实施方式中,阴极引出层5包括该碳层5a和银膏层5b。另外,在本实施方式中,在阳极的一个端面1a一侧,阴极引出层5以露出电解质层的方式形成。
<工艺6:阳极端子和阴极端子的连接>
通过焊接等将阳极端子7的端部7a与阳极引线2的另一个端部2b电连接并且机械连接。另外,用导电性粘接材料8将阴极端子9的端部9a电连接并且机械连接于阴极引出层5上。
<工艺7:模塑工艺>
至工艺6形成以后,以使阳极端子和阴极端子的一部分露出的方式,使用含有环氧树脂和咪唑化合物的密封材料,通过传递成型(transfer mold)法形成树脂封装体11。具体地讲,在模具中注入预先加热了的密封材料,在模具内使其固化。在形成了树脂封装体11以后,通过将露出的阳极端子和阴极端子从树脂封装体11的侧面弯曲到下面一侧,形成在与基板的焊接中使用的端子7b、9b的部分。
依据本实施方式的制造方法,由于在连接阳极端子时或者在模塑工艺中,能够将第1区域A和第2区域B的电介质层的厚度与其它区域的电介质层相比局部地增厚地形成,因此能够抑制漏电流,能够进一步抑制电容的降低。
(第2实施方式)
接着,以下说明第2实施方式的固体电解电容器。另外,关于与上述第1实施方式相同的部分省略说明。
在本实施方式中,不仅第1实施方式的第1区域A和第2区域B,还对于后述的第6区域也增大电介质层3的厚度。
图6(A)是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。图6(B)是以通过阳极1的角部1Ka、1Kb和阳极引线2的方式将阳极1对角地切断的情况的剖面图。关于图6(A)和图6(B)表示的第1区域A、第2区域B、第3区域C、第4区域D和第5区域E与第1实施方式相同。图6(A)和图6(B)中表示的第6区域F是作为与阳极1的一个端面1a相对的面的另一个端面1b一侧的角部1Kb一侧的区域。
本实施方式的固体电解电容器的第1区域A、第2区域B和第6区域F的电介质层3的厚度比第3区域C和第4区域D的电介质层厚。
在本实施方式中,易于受到来自树脂封装体11的应力的影响的阳极1的角度1Ka、1Kb一侧的第2区域B和第6区域F的电介质层,形成为比第3区域C和第4区域D的电介质层厚,由此能够进一步减少固体电解电容器的漏电流。
另外,在本实施方式中,第1区域A、第2区域B和第6区域F的电介质层3的厚度,形成为比第1区域A、第2区域B和第6区域F以外的区域的电介质层的厚度厚。
(第2实施方式的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法。
下文中说明作为与第1实施方式不同的工艺的工艺3。另外,关于与上述第1实施方式相同的部分省略说明。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
图7是表示在化学合成装置中阳极63和阴极64的配置的示意性立体图。阳极63与阳极引线2的另一个端部2b连接。阴极64,不仅在阳极1的阳极引线的根部2c一侧的区域和阳极1的一个端面一侧的角部1Ka一侧的区域,而且还在作为与阳极的一个端面1a相对的面的另一个端面1b一侧的4个角部1Kb一侧的区域中也各配置1个。
如该图所示配置阴极64,通过进行局部化学合成,与上述的第1区域A和第2区域B同样地,能够将作为阳极的另一个端面1b一侧的角部1Kb附近的区域的、上述第6区域F的电介质层3的厚度局部地增厚。
(第3实施方式)
接着,以下说明第3实施方式中的固体电解电容器。另外,对于与上述第1实施方式和第2实施方式相同的部分省略说明。
图8(A)是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。图8(B)是以通过阳极1的角部1Ka、1Kb和阳极引线2的方式将阳极1对角地切断的情况的剖面图。在本实施方式中,不仅对于第1区域A、第2区域B和第6区域F,而且对于图8(A)和图8(B)表示的作为由长方体构成的阳极的棱线部的第7区域Gx、Gy、Gz也增厚电介质层3的厚度。第7区域Gx是连接阳极1的角部1Ka之间的4个棱线部。第7区域Gy是连接阳极1的角部1Kb之间的4个棱线部。第7区域Gz是连接阳极1的角部1Ka与角部1Kb之间的4个棱线部。
本实施方式的固体电解电容器,通过将随第1区域A、第2区域B之后易于从树脂封装体11受到应力的影响的阳极1的附近周边区域、即第7区域Gx、Gy、Gz的电介质层增厚,能够进一步减少固体电解电容器的漏电流。
(第3实施方式的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法。
下文中说明作为与第1实施方式不同工艺的工艺3。另外,对于与上述第1实施方式相同的部分省略说明。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
图9是表示在本实施方式中使用的化学合成装置中阳极63和阴极64、64B的配置的立体图。另外,在该图中,在阳极1的棱线的一部分和阴极64B的一部分中用虚线表示透视的部分。阳极63与阳极端子2的另一个端部2b连接。阴极64配置在阳极1的阳极引线的根部2c附近。阴极64B具有将细线形成为格子状的形状,格子的各条边分别配置在阳极1的各棱线上。像这样将阴极64、64B配置在阳极1上,通过进行阳极氧化,能够使上述的第1区域A、第2区域B、第6区域F和第7区域Gx、Gy、Gz的电介质层3的厚度比其它的区域局部地增厚。
另外,在本实施方式中,虽然将由第7区域Gx、Gy、Gz表示的全部区域的电介质层增厚,但也可以仅在它们中的一部分区域增厚电介质层。例如,如果将没有形成阴极引出层的一个端面1a一侧的第7区域Gx的电介质层的厚度增厚,则能够进一步减少漏电流。
(第4实施方式)
在第4实施方式的说明中,与第1实施方式共同参照图1。
如图1所示,本实施方式的固体电解电容器20具有电容器元件,其包括:埋设有阳极引线2的阳极1、形成在阳极1上的电介质层3、形成在电介质层3上的电解质层4、和形成在电解质层4上的阴极引出层5。在阳极引线的另一个端部2b连接有阳极端子7,在阴极引出层5通过导电性粘接材料8粘接有阴极端子9。并且,在电容器元件的周围形成有树脂封装体11,使阳极端子7和阴极端子9的一部分露出。另外,该图仅示意性地图示形成在包括多孔质烧结体的阳极1的外周部一侧的电介质层3。另外,关于在本实施方式中的阳极1的区域和电介质层3的厚度的分布的后面叙述。
以下说明本实施方式的固体电解电容器20的具体结构。
在本实施方式中,在阳极1中使用含有阀作用金属或者以阀作用金属为主要成分的合金的多孔质烧结体。阳极1通过将含有大量的阀作用金属或者以阀作用金属为主要成分的合金的金属粒子成型,并将它们烧结而形成。作为阀作用金属,可以举出在第1实施方式中例示的阀作用金属等。作为以阀作用金属为主要成分的合金,可以举出在第1实施方式中例示的以阀作用金属为主要成分的合金等。
作为阳极引线2的材料,例如,能够使用在第1实施方式中例示的材料。
如图1所示,阳极1具有作为多孔质烧结体的外周部的一个端面1a、另一个端面1b和侧面1c。在阳极1的一个端面1a埋设有阳极引线2的一个端部2a,阳极引线2的另一个端部2b从阳极1的一个端面1a突出。另一个端面1b是与一个端面1a相反一侧的阳极1的面。阳极引线的根部2c是表示阳极引线2从阳极1突出的部分的、阳极引线2的部分。
图11(A)是透视表示埋入有阳极引线2的阳极1的形状的一部分(虚线部分)的立体图。如图11(A)所示,阳极1具有由一个端面1a、另一个端面1b和一个端面1a与另一个端面1b之间的4个侧面1c构成的长方体的外形。另外,阳极1具有由长方体的顶点构成的8处的角部1Ka、1Kb。角部1Ka是一个端面1a一侧的角部,角部1Kb是另一个端面1b一侧的角部。
图11(B)是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。图12(A)是表示如图11(A)所示那样将通过在阳极1的一个端面1a中位于对角的一对角部1Ka、1Ka和阳极引线2的α-α’之间(双点划线),沿着作为阳极引线2的长度方向的箭头方向切断的情况的剖面图。图12(B)是表示如图11(A)所示那样将通过在阳极1的一个端面1a中连接角部1Ka、1Ka的相对的棱线的中央部和阳极引线2的β-β’之间(双点划线),沿着作为阳极引线2的长度方向的箭头方向切断的情况的剖面图。阳极1具有第11区域A、第12区域B、第13区域C、第14区域D、第15区域E、第16区域F、第17区域G和第18区域H。用点划线A~H包围的区域分别表示第11区域~第18区域。另外,在图11(B)中仅图示第11区域A、第15区域E、第16区域Fx、Fy、Fz和第17区域G。第11区域A是另一个端面1b一侧的角部1Kb一侧的区域。第12区域B是侧面1c的中央部分的区域。第13区域C是阳极1的内部区域,是其中埋设有阳极引线的一个端部2a的阳极引线的一个端部2a周围的区域。第14区域D是另一个端面1b的中央部分的区域。第15区域E是一个端面1a一侧的角部1Ka一侧的区域。第16区域Fx是连接阳极1的角部1Ka之间的4个棱线部。第16区域Fy是连接阳极1的角部1Kb之间的4个棱线部。第16区域Fz是连接阳极1的角部1Ka与角部1Kb的4个棱线部。第17区域G是阳极引线2的埋入在阳极1中的根部2c一侧的区域。第18区域H是一个端面1a一侧中的第15区域E与第17区域G之间的区域。
图13(A)是表示在图12(A)的用虚线α包围的阳极1的区域中,形成在阳极1的表面的电介质层3的示意性剖面图。图13(B)是表示在图12(B)的用虚线β包围的阳极1的区域中,形成在阳极1的表面的电介质层3的示意性剖面图。如图13(A)和图13(B)所示,由于电介质层3形成在包括多孔质烧结体的阳极1的表面,因此不仅是多孔质烧结体的外表面,还形成到多孔质烧结体的内侧的细孔的壁面。
在本实施方式中,第11区域A的电介质层3的厚度形成为比第11区域A以外的区域的电介质层3的厚度厚。具体地讲,第11区域A的阳极1的表面的电介质层3的厚度比第12区域B和第13区域C的阳极1的表面的电介质层3的厚度厚。另外,第11区域A的阳极1的表面的电介质层3的厚度,比第14区域D、第15区域E、第16区域F、第17区域G和第18区域H的阳极的表面的电介质层3的厚度厚。
在本实施方式中,如图13(A)所示,在第11区域A中电介质层3的厚度形成为随着从阳极1的角部1Kb离开而逐渐变薄。另外,在第11区域A中,电介质层3的厚度也可以均匀地较厚地形成。
电介质层3的厚度能够利用剖面SEM(扫描型电子显微镜)进行测定。如图13(A)和图13(B)所示,电介质层3的厚度能够通过测定从阳极1的表面到电介质层3的表面的距离d而求出。像这样根据剖面SEM像,能够测定多孔质烧结体的外表面的电介质层3的厚度、和在多孔质烧结体的内侧的细孔的壁面形成的电介质层3的厚度。在本实施方式中,例如,在沿着图11(A)中表示的方向切断固体电解电容器20的切断面中,分别在5个位置测定上述第11~第13区域的任意部位,由将其值进行平均了的平均值求得第1~第13区域内的电介质层3的厚度。关于第14区域D内的电介质层3的厚度也同样地测定求出。
电解质层4、阴极引出层5、阴极端子9、阳极端子7、树脂封装体11分别可以例如与第1实施方式同样地形成。
(作用·效果)
在本实施方式的固体电解电容器中,由于来自树脂封装体11的应力易于集中的第11区域A中的电介质层2的厚度,比不易于受到该应力的影响的阳极1内部的第13区域C和阳极1的侧面1C的中央部分的第12区域B的电介质层3的厚度厚,因此能够抑制由应力在第11区域A中产生的影响,抑制漏电流。
另外,在本实施方式中,仅第11区域A上的电介质层3的厚度比第11区域A以外的区域上的电介质层3的厚度厚。从而,通过与其它区域的电介质层的厚度相比,仅局部地增厚易于从树脂封装体11受到应力的第11区域A的电介质层3的厚度,能够抑制漏电流,而且,能够抑制静电电容的降低。
另外,在本实施方式中,由于在第11区域A中,电介质层3的厚度形成为随着从角部1Kb离开而逐渐变薄,因此通过使电介质层3的厚度连续地变化,能够分散在区域的边界中施加到电介质层3的应力,能够进一步减少漏电流。
另外,在本实施方式中,在另一个端面1b一侧的全部4个角部1Kb中增厚电介质层3的厚度,但如果至少在1个位置的角部1Kb中将电介质层3形成为较厚,也能够抑制漏电流。
另外,在本实施方式中,使用了具有长方体外形的阳极1,但不限于长方体,也可以是在阳极1的另一个端面1b一侧阳极具有角部的形状,即使在这样的情况下,也能够形成为阳极的另一个端面1b一侧的角部1Kb的电介质层3局部地增厚。
(第4实施方式的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法的1个例子。另外,工艺1:阳极的形成,工艺2:第1阳极氧化工艺,工艺4:电解质层的形成,<工艺5:阴极引出层的形成>,<工艺7:模塑工艺>,能够实质上与第1实施方式的各工艺同样地进行。因而,引用第1实施方式的说明。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
以下说明在第1阳极氧化工艺中均匀地形成的电介质层3中,为了在第11区域A中进行局部化学合成的第2阳极氧化工艺。
图14用于说明第2阳极氧化工艺。如图14(A)所示,化学合成装置60具有化学合成槽61、阳极63、阴极64(在该图中省略一部分图示)和电解水溶液65。图14(B)是表示阳极63和阴极64相对于阳极1和阳极引线2的配置的示意性立体图。在该图中,用虚线表示在阳极1的棱线的一部分和阴极64的一部分透视的部分。阳极63与阳极引线2的另一个端部2b连接。阴极64具有细线状,在阳极1的另一个端面1b一侧的4个角部1Kb附近各配置1个。阳极63和阴极64通过配线(省略图示)分别与电源连接。
由于为了进行局部化学合成需要使电流集中到所希望的位置,因此需要调整电解水溶液的浓度(导电率),并且适当配置阴极64。具体地讲,在第1阳极氧化工艺中,使用浓度0.01~0.1wt%的磷酸水溶液(电解水溶液55),而在进行局部化学合成的第2阳极氧化工艺中,使用与第1阳极氧化工艺相比低浓度的磷酸水溶液(电解水溶液65)。像这样,通过降低电解水溶液65的浓度,将阴极64配置在阳极1上的规定位置进行阳极氧化,由此,使上述第11区域A的阳极1的表面的电介质层3的厚度形成为,与作为其它区域的上述第12~第18区域B~H的阳极1的表面的电介质层3的厚度相比,能够局部地增厚。
另外,根据阳极1的形状适当地形成第11区域A。例如,优选第11区域A的电介质层3的厚度优选从角部1Kb开始在0.1~1.0mm的距离的范围内较厚地形成。
另外,由于即使局部地配置阴极64,但如果电解水溶液65的浓度高则电介质层3的厚度的分布扩展,因此磷酸水溶液优选为0.0001~0.005wt%左右。
从具有细线状的形状的阴极64的前端到阳极1的表面的距离如果过长,则电介质层3的厚度的分布扩展,如果过短则有可能与阳极1短路,因此从阴极64的前端到阳极1的表面的距离优选为0.1~3mm左右。
局部化学合成的时间如果过短,则不能得到充分的电介质层3的厚度,如果过长则电介质层3的厚度的分布扩展,因此优选在0.5~10min的范围内进行。局部化学合成的电压如果过低则不能得到充分的电介质层3的厚度,另外,如果过高则电介质层3的厚度的分布扩展,因此优选在50~200V的范围内进行。进而,局部化学合成的电压优选为第1阳极氧化工艺的化学合成电压的2~10倍。
另外,在局部化学合成中使用的电解水溶液65不限于磷酸水溶液,能够使用硝酸、醋酸、硫酸等。在本实施方式中,由于在第1阳极氧化工艺和第2阳极氧化工艺中利用使用相同电解质的电解水溶液,因此能够简化第1阳极氧化工艺以后的清洗工艺。
另外,图14(B)表示的阴极64是细线状,但也可以使用前端部具有尖锐的形状的针状的电极。阴极64的前端部越尖锐,越能够得到局部的电介质层3的厚度的分布。
<工艺6:阳极端子和阴极端子的连接>
通过焊接等将阳极端子7的端部7a与阳极引线2的另一个端部2b电连接并且机械连接。另外,用导电性粘接材料8将阴极端子9的端部9a电连接且机械连接到阴极引出层5上。
另外,在本实施方式中,在形成电介质层3之前将阳极端子7与阳极引线2连接,阳极端子7起到上述的工艺2和工艺3的阳极53、63的作用。另外,在阳极端子7与阳极引线2连接的状态下,形成电解质层4和阴极引出层5。
依据本实施方式的制造方法,由于能够使在模塑工艺中易于受到应力的区域、即第11区域A的电介质层3的厚度,相比于其它区域的电介质层3的厚度局部地较厚地形成,因此能够抑制漏电流。
另外,在形成多个固体电解电容器的情况下,在带状的引线框上,在多个位置形成阳极端子7,在各个阳极端子7配置多个阳极1,连接阳极引线2。同样,关于阴极端子9,也在带状的引线框上在多个位置形成阴极端子9,在各个阴极端子9连接电容器元件的阴极引出层5。像这样在将多个电容器元件固定在引线框的状态下,形成工艺7的树脂封装体11。接着,切断引线框的不需要部分,通过与工艺7同样地弯曲阳极端子7和阴极端子9,形成多个固体电解电容器。
在形成多个固体电解电容器,准备多个阳极1时,多个阳极1有可能相互接触,特别是,阳极1的另一个端面1b一侧的角部1Kb和阳极引线2的某个阳极1的一个端面1a一侧的角部1Ka相比,与其它阳极1接触的可能性高。另外,在本实施方式中,由于在形成电介质层3之前将阳极端子7与阳极引线2连接,因此角部1Kb与角部1Ka相比,与此之后的工艺中使用的治具等接触的可能性高。因而,角部1Kb上的电介质层3与角部1Ka上的电介质层3相比,有可能易于发生缺陷,增大漏电流。因此,在本实施方式中,通过使阳极1的另一个端面1b一侧的角部1Kb的电介质层的厚度比阳极1的一个端面1a一侧的角部1Ka的电介质层3的厚度厚,能够进一步抑制漏电流。
(第5实施方式)
接着,以下说明第5实施方式的固体电解电容器。另外,对于与上述第4实施方式相同的部分省略说明。
在本实施方式中,不仅对于第4实施方式的第11区域A,而且对于上述第15区域E也使电介质层3的厚度增厚。
在本实施方式中,第11区域A和第15区域E的电介质层3的厚度形成为比第11区域A和第15区域E以外的区域的电介质层3的厚度厚。具体地讲,第11区域A和第15区域E的电介质层3的厚度比第12区域B和第13区域C的电介质层厚。另外,第11区域A和第15区域E的电介质层3的厚度比第14区域D、第16区域F、第17区域G和第18区域H的阳极表面的电介质层3的厚度厚。
在本实施方式中,易于受到来自树脂封装体11的应力的影响的阳极1的角部1Ka、1Kb一侧的第11区域A和第15区域E的电介质层,形成为比不易于受到该应力的影响的第12区域B和第13区域C的电介质层厚,由此能够进一步减少漏电流。
另外,在本实施方式中,由于使易于受到来自树脂封装体11的应力的影响的、阳极1的角部1Ka、1Kb一侧的第11区域A和第15区域E的电介质层3的厚度,相比第11区域A和第15区域E以外的区域的电介质层3的厚度局部较厚地形成,因此不仅能够减少漏电流,还能够抑制静电电容的降低。
(第5实施方式中的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法。
下文中说明作为与第4实施方式不同工艺的工艺3。另外,对于与上述第4实施方式相同的部分省略说明。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
图19是表示在化学合成装置中,阳极63和阴极64的配置的示意性立体图。阳极63与阳极引线2的另一个端部2b连接。阴极64不仅在阳极1的另一个端面1b一侧的角部1Kb一侧的区域,还在阳极的一个端面1a一侧的4个角部1Ka一侧的区域中各配置1个。
通过如该图所示这样配置阴极64进行局部化学合成,与上述第11区域A相同,能够局部地增厚作为阳极的一个端面1a一侧的角部1Ka一侧的区域的上述第15区域E的电介质层3的厚度。
(第6实施方式)
接着,以下说明第6实施方式的固体电解电容器。另外,对于与上述第4实施方式和第5实施方式相同的部分省略说明。在本实施方式中,不仅对于第11区域A和第15区域E,还对于作为由长方体构成的阳极的棱线部的第16区域Fx、Fy、Fz也增厚电介质层3的厚度。
在本实施方式中,第11区域A、第15区域E和第16区域Fx、Fy、Fz的电介质层3的厚度,比第11区域A、第15区域E和第16区域Fx、Fy、Fz以外的区域的电介质层3的厚度厚。具体地讲,第11区域A、第15区域E和第16区域Fx、Fy、Fz的电介质层3的厚度,比第12区域B和第13区域C的电介质层3的厚度厚。另外,第11区域A、第15区域E和第16区域Fx、Fy、Fz的电介质层3的厚度,比第14区域D、第17区域G和第18区域H的阳极表面的电介质层3的厚度厚。
本实施方式的固体电解电容器,不仅第11区域A、第15区域E,还增厚易于从树脂封装体11受到应力的影响的作为阳极1的附近周边区域的第16区域Fx、Fy、Fz的电介质层3,能够进一步减少漏电流。
(第6实施方式的钽固体电解电容器的制造方法)
以下说明本实施方式的钽固体电解电容器的制造方法。
下文中说明作为与第4实施方式不同工艺的工艺3。另外,对于与上述第4实施方式相同的部分省略说明。
<工艺3:第2阳极氧化工艺(局部化学合成)>
图15是表示在本实施方式中使用的化学合成装置中阳极63和阴极64B的配置的立体图。另外,在该图中,用虚线表示在阳极1的棱线的一部分和阴极64B的一部分透视的部分。阳极63与阳极引线2的另一个端部2b连接。阴极64B具有将细线形成格子状的形状,格子的各条边分别配置在阳极1的各棱线上。通过像这样将阴极64B配置在阳极1上进行阳极氧化,能够使上述的第11区域A、第15区域E和第16区域Fx、Fy、Fz的电介质层3的厚度比其它区域局部地增厚。
另外,在本实施方式中,将第16区域Fx、Fy、Fz表示的全部区域的电介质层增厚,但也可以在它们中的一部分区域增厚电介质层。例如,如果将没有形成阴极引出层5的一个端面1a一侧的第16区域Fx的电介质层3的厚度增厚,则能够进一步减少漏电流。
(变形例1)
接着,以下说明第4实施方式的固体电解电容器的变形例。另外,对于与上述相同的部分省略说明。
在本变形例中,通过将阳极1的另一个端面1b一侧的区域Y的整个区域的电介质层3增厚,不仅第4实施方式的第11区域A,对于第14区域D和第16区域Fy也加大了电介质层3的厚度。另外,关于第11区域A~第18区域H,如图11和图12所示。图16是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。该图中,将包括第11区域A、第14区域D和第16区域Fy的、阳极1的另一个端面1b一侧的区域作为区域Y图示。
在本变形例中,阳极1的另一个端面1b一侧的区域Y的电介质层的厚度,比阳极1的另一个端面1b一侧的区域Y以外的区域的电介质层3的厚度厚。具体地讲,第11区域A、第14区域D和第16区域Fy的电介质层的厚度,比第12区域B、第13区域C、第15区域E、第16区域Fx和Fz、第17区域G和第18区域H的电介质层的厚度厚。
在本变形例中,由于与第4实施方式相比,第14区域D和第16区域Fy中的电介质层3的厚度也较厚,因此能够进一步减少漏电流。
(变形例2)
接着,以下说明第5实施方式的固体电解电容器的变形例。另外,对于与第4、第5实施方式相同的部分省略说明。
在本变形例中,不仅第5实施方式的第11区域A和第15区域E,而且对于第17区域G也增大电介质层3的厚度。图17(A)是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。图17(B)是以通过角部1Ka、1Kb和阳极引线2的方式将阳极1对角地切断的情况的剖面图。第17区域G是阳极引线2的埋入到阳极1的根部2c一侧的区域。第18区域H是一个端面1a一侧的第15区域E与第17区域G之间的区域。
在本变形例中,第11区域A、第15区域E和第17区域G的电介质层3的厚度比第11区域A、第15区域E和第17区域G以外的区域的电介质层3的厚度厚。具体地讲,第11区域A、第15区域E和第17区域G的电介质层的厚度比第12区域B、第13区域C、第14区域D、第16区域Fx、Fy、Fz和第18区域H的电介质层的厚度厚。
第17区域G通过将具有细线状的形状的化学合成装置的阴极配置在阳极引线2的根部2c一侧形成。在本变形例中,第17区域G在阳极引线2的根部2c的周围形成在同心圆状的位置。另外,第17区域G不一定是同心圆状,例如也可以是从同心圆状切掉一部分的形状。
在本变形例中,由于与第5实施方式相比,易于受到来自阳极引线2的应力的影响的第17区域7G的电介质层3的厚度更厚,因此能够进一步减少漏电流。
(变形例3)
接着,以下说明第5实施方式的固体电解电容器的变形例。另外,对于与第4、第5实施方式相同的部分省略说明。
在本变形例中,通过将阳极1的另一个端面1b一侧的区域Y和一个端面1a一侧的区域X的整个区域的电介质层3的厚度增厚,不仅第11区域A、第15区域E,还对第14区域D、第16区域Fx、Fy和Fz、第17区域G和第18区域H也增加电介质层3的厚度。另外,关于第11区域A~第18区域H如图11和图12所示。图18是透视用于说明阳极1的区域的一部分(虚线部分)的立体图。在该图中,将包括第11区域A、第16区域Fy和第14区域D的阳极1的另一个端面1b一侧的区域作为Y图示,将包括第15区域E、第16区域Fx、第17区域D和第18区域H的阳极1的一个端面1a一侧的区域作为X图示。
在本变形例中,阳极1的另一个端面1b一侧的区域Y和阳极1的一个端面1a一侧的区域X的电介质层3的厚度比第12区域B和第13区域C的电介质层3厚。另外,在本变形例中,一个端面1a一侧的区域X和另一个端面1b一侧的区域Y的电介质层3的厚度比除此以外的区域的电介质层3的厚度厚。
在本变形例中,由于与第5实施方式相比,第14区域D、第16区域Fx和Fy、第17区域G和第18区域H的电介质层3的厚度更厚,因此能够进一步减少漏电流。
(其它的实施方式)
当然本发明也包括没有在这里记载的各种实施方式等。
例如,在第1~3实施方式和变形例1~3中,关于阳极1的各区域A~H表示了厚度的关系,但也可以是至少第11区域A的电介质层3的厚度形成为比第12区域B和第13区域C的电介质层3的厚度厚,还可以是在从第14区域D、第15区域E、第16区域F、第17区域G和第18区域H中适当选择出的1个或者多个区域中,形成为比第12区域B和第13区域C的电介质层3的厚度厚。在这样的情况下,由于不仅第11区域A,还将从第14区域D、第15区域E、第16区域F、第17区域G和第18区域H中选择出的一个或者多个区域的任意区域中的电介质层3的厚度,形成为比第12区域B和第13区域C的电介质层3的厚度厚,因此能够进一步抑制漏电流。