CN107527741B - 固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体电解电容器。固体电解电容器具备:包含阳极部、电介质层和具有固体电解质层以及集电体层的阴极部的电容器元件;引出导体层;绝缘性树脂体;第1外部电极;和第2外部电极。第1外部电极由设于第1端面上的至少1层的镀覆层构成,在第1端面与引出导体层连接。第2外部电极由设于第2端面上的至少1层的镀覆层构成,在第2端面与金属层连接。

Description

固体电解电容器
技术领域
本发明涉及固体电解电容器。
背景技术
作为公开固体电解电容器的构成的现有文献,有国际公开第 2013/088954号。国际公开第2013/088954号记载的固体电解电容器具备:层叠多个电容器元件的层叠体;与层叠体的侧面接合的阳极端子;和与层叠体的主面的一部分以及侧面接合的阴极端子。层叠体的整体被树脂被覆。
在国际公开第2013/088954号记载的固体电解电容器中,阳极端子以及阴极端子各自从层叠体的层叠方向的中央部被引出到树脂的外侧,并被包绕到树脂的外侧以与层叠体的一方的主面对置。为此,存在能进一步减低固体电解电容器的ESR(Equivalent SeriesResistance,等效串联电阻) 以及ESL(Equivalent Series Inductance,等效串联电感)的余地。另外存在能减小固体电解电容器的外形的余地。
进而,在国际公开第2013/088954号公开的固体电解电容器中,是阳极端子以及阴极端子的一部分埋设于树脂层的构成。根据这样的构成,以小型化为目的而有如下情况:多个电容器元件的阳极侧变成在树脂的一端侧的端面露出,通过镀覆等在树脂的端面设置阳极用的外部电极,使其与露出的部分的电容器元件的阳极侧接触并覆盖树脂的一端侧的端面。与此同时有如下那样的情况:在树脂的另一端侧的端面,也使与层叠体连接的阴极用的引出导电体在树脂的另一端侧的端面露出,通过镀覆等在树脂的端面设置阴极用的外部电极,使其与露出的部分的引出导电体的端部接触并覆盖树脂的另一端侧的端面。
在这样的情况下,在用树脂模制多个电容器元件以及引出导体层后,将模制的树脂切断,使得电容器元件的阳极侧在树脂的一端侧的端面露出,引出导体层的端部在树脂的另一端侧的端面露出。若不对切断的模制树脂的端面(切断面)做任何加工地从端面到主面形成外部电极,则外部电极的紧贴性变差,外部电极易于从树脂的端面与树脂的主面的边界部近旁剥落。其结果,设于端面的部分的外部电极与设于主面的部分的外部电极之间的电阻变大。
发明内容
本发明鉴于上述那样的问题而提出,本发明的第1目的在于,提供减低ESR以及ESL的小型的固体电解电容器。
本发明的第2目的在于,提供维持可靠性的小型的固体电解电容器。
本发明的第3目的在于,提供能抑制设置在埋设电容器元件的树脂体的端面的外部电极的剥落的固体电解电容器。
本发明的基于第1局面的固体电解电容器具备:至少1个电容器元件,其具有阳极部、电介质层和阴极部,上述阳极部由具有设有多个凹部的外表面并在第1方向上延伸的金属层构成,上述电介质层设于上述金属层的外表面;和阴极部,其具有设于上述电介质层的外表面的一部分的固体电解质层以及设于该固体电解质层的外表面的集电体层;引出导体层,其与上述集电体层连接;绝缘性树脂体,其设置上述电容器元件以及上述引出导体层;第1外部电极,其与上述阴极部电连接;和第2外部电极,其与上述阳极部电连接。上述绝缘性树脂体具有在上述第1方向上面对面的第 1端面以及第2端面。上述第1外部电极由设于上述第1端面上的至少1 层的镀覆层构成,在上述第1端面与上述引出导体层连接。上述第2外部电极由设于上述第2端面上的至少1层的镀覆层构成,在上述第2端面与上述金属层连接。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,在上述第1端面以及上述第2端面各自存在多个导电性粒子。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述导电性粒子含Pd。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1外部电极由设于上述第1端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2镀覆层和设于设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成,优选上述第 2外部电极由设于上述第2端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2镀覆层和设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成。在该情况下,上述第1镀覆层含Cu,上述第2镀覆层含Ni,上述第3镀覆层含Sn。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述金属层含Al。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述电介质层由Al的氧化物构成。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述电介质层的外表面被与上述绝缘性树脂体组成不同的绝缘性树脂层覆盖,该电介质层位于与上述阴极部侧相反一侧,未设上述固体电解质层,且设于上述金属层的靠近上述第2端面的外表面。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1方向上的上述绝缘性树脂层的长度为上述第1方向上的上述绝缘性树脂体的长度的0.025倍以上0.5倍以下。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂层的厚度为5μm以上30μm以下。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂层含聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述金属层的靠近上述第2端面的端面被含Zn的第1镀覆膜覆盖,优选上述第1镀覆膜被含Ni的第2镀覆膜覆盖。另外优选,上述第2外部电极与上述金属层间接连接。在该情况下优选,在上述第2外部电极与上述金属层之间设置有上述第1镀覆膜以及上述第2镀覆膜。
上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器优选,具有多个上述电容器元件。另外优选,多个上述电容器元件在与上述第1方向正交的第2 方向上层叠,相互相邻的电容器元件彼此的上述集电体层被连接。在该情况下优选,上述多个电容器元件当中在上述第2方向上位于最靠端的位置的电容器元件与上述引出导体层相邻,仅与上述引出导体层相邻的上述电容器元件的上述集电体层与上述引出导体层连接。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1端面以及上述第2端面各自的表面粗度(Ra)为2.2μm以上8.3μm以下。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂体还具有在与上述第1方向正交的第2方向上面对面的第1主面以及第2主面;和在与上述第1方向以及上述第2方向正交的第3方向上面对面的第1侧面以及第2侧面。另外优选,上述绝缘性树脂体具有:连结上述第1端面和上述第1主面的第1连接部;连结上述第1端面和上述第2主面的第2连接部;连结上述第2端面和上述第1主面的第3连接部;以及连结上述第2端面和上述第2主面的第4连接部。进而优选,上述第1外部电极跨过上述第1连接部以及上述第2连接部至少从上述第1 端面来到上述第1主面以及上述第2主面而设,优选上述第2外部电极跨过上述第3连接部以及上述第4连接部至少从上述第2端面来到上述第1 主面以及上述第2主面而设。在该情况下优选,上述第1连接部、上述第 2连接部、上述第3连接部以及上述第4连接部各自具有第1倒角部。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第1倒角部在从上述第3方向来看的截面观察下具有折弯形状。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第1倒角部在从上述第3方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1连接部以及上述第3连接部中的上述第1倒角部的曲率半径大于上述第2连接部以及上述第4连接部中的上述第1倒角部的曲率半径。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂体包含:配置于上述第1主面侧、规定上述第1主面的第1绝缘树脂部;和配置于上述第2主面侧、规定上述第2主面的第2绝缘树脂部。在该情况下优选,上述第2绝缘树脂部比上述第1绝缘树脂部更硬。进而,上述第1连接部以及上述第3连接部中的上述第1倒角部比上述第 2连接部以及上述第4连接部中的上述第1倒角部更圆润。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述绝缘性树脂体具有:连结上述第1端面和上述第1侧面的第5连接部;连结上述第1端面和上述第2侧面的第6连接部;连结上述第2端面和上述第1侧面的第7连接部;以及连结上述第2端面和上述第2侧面的第8 连接部。在该情况下优选,上述第1外部电极跨过上述第1连接部、上述第2连接部、上述第5连接部以及上述第6连接部从上述第1端面来到上述第1主面以及上述第2主面和上述第1侧面以及上述第2侧面而设,优选上述第2外部电极跨过上述第3连接部、上述第4连接部、上述第7连接部以及上述第8连接部从上述第2端面来到上述第1主面以及上述第2 主面和上述第1侧面以及上述第2侧面而设。进而优选,上述第5连接部、上述第6连接部、上述第7连接部以及上述第8连接部各自具有第2倒角部。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第2倒角部在从上述第2方向来看的截面观察下具有折弯形状。
在上述本发明的基于第1局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第2倒角部在从上述第2方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器具备:至少1个电容器元件,其具有阳极部、电介质层和阴极部,上述阳极部由具有设有多个凹部的外表面并在第1方向上延伸的金属层构成,上述电介质层设于上述金属层的外表面;上述阴极部具有设于上述电介质层的外表面的一部分的固体电解质层以及设于该固体电解质层的外表面的集电体层;引出导体层,其与上述集电体层连接;绝缘性树脂体,其设置上述电容器元件以及上述引出导体层;第1外部电极,其与上述阴极部电连接;和第2外部电极,其与上述阳极部电连接。上述绝缘性树脂体具有在上述第1方向上面对面的第1端面以及第2端面。上述第1外部电极在上述第1端面与上述引出导体层连接。上述第2外部电极在上述第2端面与上述金属层连接。上述电介质层的外表面被与上述绝缘性树脂体组成不同的绝缘性树脂层覆盖,该电介质层位于与阴极部侧相反一侧,未设上述固体电解质层,设于上述金属层的靠近上述第2端面的外表面。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1方向上的上述绝缘性树脂层的长度为上述第1方向上的上述绝缘性树脂体的长度的0.025倍以上0.5倍以下。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂层的厚度为5μm以上30μm以下。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述绝缘性树脂层含聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述金属层的靠近上述第2端面的端面被含Zn的第1镀覆膜覆盖,优选上述第1镀覆膜被含Ni的第2镀覆膜覆盖。另外优选,上述第2外部电极与上述金属层间接连接。在该情况下优选,在上述第2外部电极与上述金属层之间设置上述第1镀覆膜以及上述第2镀覆膜。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,在上述第1端面以及上述第2端面的各自存在多个导电性粒子。另外优选,上述第1外部电极由设于上述第1端面上的至少1层的镀覆层构成,在上述第1端面与上述引出导体层连接,优选上述第2外部电极由设于上述第2 端面上的至少1层的镀覆层构成,在上述第2端面与上述金属层连接。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述导电性粒子含Pd。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1外部电极由设于上述第1端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2镀覆层和设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成,优选上述第2外部电极由设于上述第2端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2 镀覆层和设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成。在该情况下,上述第1 镀覆层含Cu,上述第2镀覆层含Ni,上述第3镀覆层含Sn。
在上述本发明的基于第2局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1端面以及上述第2端面各自的表面粗度(Ra)为2.2μm以上8.3μm以下。
本发明的基于第3局面的固体电解电容器具备:至少1个电容器元件,其具有阳极部、电介质层和阴极部,上述阳极部由具有设有多个凹部的外表面并在第1方向上延伸的金属层构成,上述电介质层设于上述金属层的外表面;上述阴极部具有设于上述电介质层的外表面的一部分的固体电解质层以及设于该固体电解质层的外表面的集电体层;引出导体层,其与上述集电体层连接;绝缘性树脂体,其埋设上述电容器元件以及上述引出导体层;第1外部电极,其经由上述引出导体线与上述阴极部电连接;和第 2外部电极,其与上述阳极部电连接。上述绝缘性树脂体具有:在上述第 1方向上面对面的第1端面以及第2端面;在与上述第1方向正交的第2 方向上面对面的第1主面以及第2主面;和在与上述第1方向以及上述第 2方向正交的第3方向上面对面的第1侧面以及第2侧面。上述绝缘性树脂体具有:连结上述第1端面和上述第1主面的第1连接部;连结上述第 1端面和上述第2主面的第2连接部;连结上述第2端面和上述第1主面的第3连接部;以及连结上述第2端面和上述第2主面的第4连接部。上述第1外部电极跨过上述第1连接部以及上述第2连接部至少从上述第1 端面来到上述第1主面以及上述第2主面而设,上述第2外部电极跨过述第3连接部以及上述第4连接部至少从上述第2端面来到上述第1主面以及上述第2主面而设。上述第1连接部、上述第2连接部、上述第3连接部、以及上述第4连接部各自具有第1倒角部。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第1倒角部在从上述第3方向来看的截面观察下具有折弯形状。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第1倒角部在从上述第3方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1连接部以及上述第3连接部中的上述第1倒角部的曲率半径大于上述第2连接部以及上述第4连接部中的上述第1倒角部的曲率半径。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述绝缘性树脂体包含:配置于上述第1主面侧、规定上述第1主面的第1 绝缘树脂部;和配置于上述第2主面侧、规定上述第2主的第2绝缘树脂部。在该情况下优选,上述第2绝缘树脂部比上述第1绝缘树脂部更硬,优选上述第1连接部以及上述第3连接部中的上述第1倒角部比上述第2连接部以及上述第4连接部中的上述第1倒角部更圆润。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述绝缘性树脂体具有:连结上述第1端面和上述第1侧面的第5连接部;连结上述第1端面和上述第2侧面的第6接部;连结上述第2端面和上述第1侧面的第7连接部以及连结上述第2端面和上述第2侧面的第8连接部。在该情况下优选,上述第1外部电极跨过上述第1连接部、上述第2 连接部、上述第5连接部以及上述第6连接部从上述第1端面来到上述第 1主面以及上述第2主面和上述第1侧面以及上述第2侧面而设,优选上述第2外部电极跨过上述第3连接部、上述第4连接部、上述第7连接部以及上述第8连接部从上述第2端面来到上述第1主面以及上述第2主面和上述第1侧面以及上述第2侧面而设。进而,上述第5连接部、上述第 6连接部、上述第7连接部以及上述第8连接部各自具有第2倒角部。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第2倒角部在从上述第2方向来看的截面观察下具有折弯形状。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上也可以,上述第2倒角部在从上述第2方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
在上述本发明的基于第3局面的固体电解电容器的基础上优选,上述第1外部电极包含设于上述第1端面上的镀覆层,上述第2外部电极包含设于上述第2端面上的镀覆层。
本发明的上述以及其他目的、特征、局面以及优点,从关联附图来理解的本发明所相关的如下的详细说明中得到明确。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的立体图。
图2是沿着图1所示的II-II线的固体电解电容器的截面图。
图3是将图2所示的III部放大表示的截面图。
图4是沿着图2所示的IV-IV线的截面图。
图5是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的第1端面的主视图。
图6是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的第2端面的主视图。
图7是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的底视图。
图8是表示本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的制造流程的图。
图9是用光学显微镜观察实施方式所涉及的固体电解电容器的长度方向的端部的一部分的图像。
图10是从正面对实施例18到22所涉及的固体电解电容器的第1端面进行摄像的图以及从正面对第2端面进行摄像的图。
图11是从正面对比较例9到13所涉及的固体电解电容器的第1端面进行摄像的图以及从正面对第2端面进行摄像的图。
具体实施方式
以下,参考附图来详细说明本发明的一个实施方式。另外,在以下所示的实施方式中,对相同或共通的部分在图中标注相同标号,不再重复其说明。另外,在图中,将第1方向即后述的绝缘性树脂体的长度方向用L 表示,将第2方向即绝缘性树脂体的高度方向用T表示,将第3方向即绝缘性树脂体的宽度方向用W表示。第2方向与第1方向正交,第3方向与第1方向以及第2方向的各方向正交。
图1是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的立体图。图 2是沿着图1所示的II-II线的固体电解电容器的截面图。图3是将图2所示的III部放大表示的截面图。图4是沿着图2所示的IV-IV线的固体电解电容器的截面图。参考图1到图4来说明本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器100。
如图1到图4所示那样,本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器100具有大致长方体状的外形。固体电解电容器100的外形尺寸例如是长度方向L的尺寸3.5mm、宽度方向W的尺寸2.8mm、高度方向T的尺寸1.9mm。
固体电解电容器100具备:多个电容器元件170、引出导体层180、绝缘性树脂体110、第1外部电极120和第2外部电极130。在本发明的一个实施方式中,固体电解电容器100具备多个电容器元件170,但并不限于此,固体电解电容器100具备至少1个电容器元件170即可。
在绝缘性树脂体110埋设多个电容器元件170以及引出导体层180。绝缘性树脂体110具有大致长方体状的外形。绝缘性树脂体110具有:在高度方向T上面对面的第1主面110a以及第2主面110b;在宽度方向W 上面对面的第1侧面110c以及第2侧面110d;和在长度方向L上面对面的第1端面110e以及第2端面110f。
如上述那样绝缘性树脂体110具有大致长方体状的外形,但角部以及棱线部被做圆。角部是绝缘性树脂体110的3面相交的部分,棱线部是绝缘性树脂体110的2面相交的部分。另外,关于绝缘性树脂体110的详细的形状,使用图5到图7之后叙述。
可以在第1主面110a、第2主面110b、第1侧面110c、第2侧面110d、第1端面110e以及第2端面110f的至少任意1个面形成凹凸。
绝缘性树脂体110由作为第2绝缘树脂部的基板111和设于基板111 上的作为第1绝缘树脂部的模制部112构成。
基板111例如是玻璃环氧基板,由FRP(Fiber Reinforced Plastics,纤维增强塑料)等复合材料构成。朝向外部的基板111的表面规定绝缘性树脂体110的第2主面110b。作为构成基板111的材料,能使用复合材料,该复合材料在环氧树脂等的绝缘性树脂中加入由碳、玻璃或二氧化硅等构成的纺织布或无纺布而得到。基板111的厚度例如为100μm。
模制部112由分散混合玻璃或Si的氧化物作为填料的环氧树脂等绝缘性树脂构成。模制部112覆盖多个电容器元件170以及引出导体层180那样设置在基板111上。位于与基板111所位于一侧的相反侧的模制部112 的表面,规定绝缘性树脂体110的第1主面110a。
在绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面110f各自存在多个导电性粒子。导电性粒子含Pd。该导电性粒子在形成后述的第1外部电极120以及第2外部电极130时作为成为镀覆的核的触媒金属发挥作用。优选绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面110f各自的表面粗度(Ra)为2.2μm以上8.3μm以下。
多个电容器元件170各自包含阳极部140、电介质层150和阴极部160。阳极部140由在长度方向L上延伸的金属层141构成。在本实施方式中,阳极部140包含设于金属层141的第1镀覆膜142以及第2镀覆膜143。
金属层141具有设置多个凹部的外表面。金属层141的外表面成为多孔质状。由于金属层141的外表面成为多孔质状而金属层141的表面积变大。另外,并不限于金属层141的表面以及背面的两方是多孔质状的情况,也可以仅金属层141的表面以及背面的一方是多孔质状。例如可以仅与绝缘性树脂体110的第2主面110b相互面对一侧的金属层141的背面是多孔质状。
金属层141含Al。金属层141例如由具有多孔质状的外表面的铝箔构成。
金属层141的靠近第2端面110f的端面被第1镀覆膜142覆盖。第1 镀覆膜142被第2镀覆膜143覆盖。第1镀覆膜142含Zn。第2镀覆膜 143含Ni。另外,不一定非要设置第1镀覆膜142以及第2镀覆膜143。
电介质层150设于金属层141的外表面。电介质层150例如由Al的氧化物构成。具体地,电介质层150由对金属层141的外表面进行氧化处理而形成的Al的氧化物构成。
阴极部160具有固体电解质层161以及集电体层。固体电解质层161 设置在电介质层150的外表面的一部分。不在位于与阴极部160侧相反侧、设于金属层141的靠近第2端面110f的外表面的电介质层150的外表面设置固体电解质层161。这部分的电介质层150的外表面被后述的绝缘性树脂层151覆盖。
如图3所示那样,固体电解质层161填埋金属层141的多个凹部而设。其中,由固体电解质层161覆盖电介质层150的外表面的上述一部分即可,也可以存在未被固体电解质层161填埋的金属层141的凹部。固体电解质层161例如由含聚(3,4-乙烯二氧噻吩)等导电性高分子的聚合物构成。
集电体层设于固体电解质层161的外表面。集电体层由设于固体电解质层161的外表面的第1集电体层162和设于第1集电体层162的外表面的第2集电体层163构成。第1集电体层162含C。第2集电体层163含 Ag。
另外,集电体层不一定非要包含第2集电体层163。在集电体层包含第2集电体层163的情况下,第2集电体层163可以包含Al、Cu以及Ni 等Ag以外的金属的至少1种金属和Ag。或者,集电体层可以由第1集电体层162、第2集电体层163和设于第2集电体层163的外表面的第3集电体层构成。在该情况下,第2集电体层163以及第3集电体层各自包含 Al、Cu以及Ni等Ag以外的金属的至少1种金属和Ag。
构成集电体层的各层当中至少第1集电体层162以外的层由含有上述的金属的膏构成。作为构成膏的基材,能使用热硬化性树脂、热可塑性树脂或弹性体等。作为热硬化性树脂,能使用环氧树脂或聚酰亚胺树脂等。作为热可塑性树脂,能使用丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或特氟龙 (注册商标)树脂等。作为弹性体,能使用天然橡胶、合成橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯树脂或聚酯树脂等具有橡胶状弹性的材料。上述的基材可以是多种材料的混合物。第1集电体层162既可以由含有C的上述的膏构成,也可以由石墨构成。
在构成集电体层的各层由以热可塑性树脂或弹性体为基材的膏构成的情况下,通过缓和由于模制部112的形成前的制造过程以及形成时受到的撞击、机械应力以及材料的热膨胀率的差异而产生的应力,防止在电介质层150出现龟裂,能防止固体电解电容器的漏电流的增大。
在构成集电体层的各层由以热硬化性树脂为基材的膏构成的情况下,与构成集电体层的各层由以热可塑性树脂或弹性体为基材的膏构成的情况比较,虽然有固体电解电容器的漏电流变大的倾向,但能抑制固体电解电容器的ESR的热履历导致的劣化。另外,例如也可以是第1集电体层 162由以热可塑性树脂或弹性体为基材的膏构成,第2集电体层163由以热硬化性树脂为基材的膏构成。构成集电体层的各层的基材的组合能适宜选择。
如上述那样,电介质层150的外表面被绝缘性树脂层151覆盖,该电介质层150位于与阴极部160侧相反侧,未设固体电解质层161,设于金属层141的靠近第2端面110f的外表面。
如图3所示那样,绝缘性树脂层151填埋金属层141的靠近第2端面 110f的外表面的多个凹部而设。绝缘性树脂层151包含聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等绝缘性树脂。
优选长度方向L上的绝缘性树脂层151的长度是长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.025倍以上0.5倍以下。由此能维持固体电解电容器100的静电容从而减低ESR,并且能确保可靠性。
在绝缘性树脂层151的长度小于绝缘性树脂体110的长度的0.025倍的情况下,在后述的制造工序(工序S10)中在露出到芯片的端面的金属层141的端面进行镀覆时,有镀覆液沿着电介质层150的外表面浸入到绝缘性树脂体110的内部而发生短路的可能性。另一方面,在绝缘性树脂层 151的长度大于绝缘性树脂体110的长度的0.5倍的情况下,有固体电解电容器的静电容变小且ESR变高的情况。
绝缘性树脂层151的厚度优选为5μm以上30μm以下。由此能维持固体电解电容器100的静电容从而减低ESR,并且能确保可靠性。
在绝缘性树脂层151的厚度小于5μm的情况下,在后述的制造工序(工序S10)中在露出到芯片的端面的金属层141的端面进行镀覆时,有不能有效果地抑制镀覆液沿着电介质层150的外表面浸入到绝缘性树脂体110 的内部的情况。另一方面,在绝缘性树脂层151的厚度厚于30μm的情况下,在层叠多个电容器元件时,有相邻的电容器元件彼此的集电体层的连接变得不稳定而让固体电解电容器的可靠性降低的情况。
如图2所示那样,多个电容器元件170在高度方向T上层叠。相互相邻的电容器元件170彼此的集电体层通过连接导体层190相互连接。宽度方向W上的连接导体层190的宽度与宽度方向W上的金属层141的宽度同等。连接导体层190含Ag。
引出导体层180设于绝缘性树脂体110的一部分的基板111上。引出导体层180在绝缘性树脂体110的内部位于靠近第2主面110b的位置。
宽度方向W上的引出导体层180的宽度与宽度方向W上的金属层141 的宽度同等。优选长度方向L上的引出导体层180的长度是长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.3倍以上0.8倍以下。由此能减低固体电解电容器的ESR并能确保固体电解电容器的可靠性。
在长度方向L上的引出导体层180的长度不足长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.3倍的情况下,固体电解电容器的ESR高于30mΩ。另一方面,在长度方向L上的引出导体层180的长度长于长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.8倍的情况下,出现在引出导体层180与第 2外部电极130之间短路的可能性,固体电解电容器的可靠性降低。
引出导体层180的厚度优选为10μm以上100μm以下。由此能减低固体电解电容器100的ESR并使固体电解电容器100小型化。在引出导体层 180的厚度不足10μm的情况下,固体电解电容器的ESR高于30mΩ。在引出导体层180的厚度厚于100μm的情况下,会妨碍固体电解电容器的小型化。
连接引出导体层180和连接导体层190的部分中最靠近第1端面110e 的位置、与第1端面110e之间的长度方向L上的距离,优选为87.5μm以上1750μm以下。由此能使固体电解电容器100小型化并能确保固体电解电容器的可靠性。
在上述距离不足87.5μm的情况下,在后述的制造工序(工序S10) 中,在对金属层141的端面进行镀覆时的镀覆液沿着引出导体层180的外表面浸入时,出现镀覆液到达电容器元件的可能性,固体电解电容器的可靠性降低。在上述距离长于1750μm的情况下,会妨碍固体电解电容器的小型化。
引出导体层180含Cu。在本实施方式中,引出导体层180的靠近第1 端面110e的端面被第3镀覆膜181覆盖。第3镀覆膜181含Ni。另外,不一定非要设置第3镀覆膜181。
引出导体层180与多个电容器元件170当中的1个电容器元件170的集电体层连接。具体地,多个电容器元件170当中高度方向T上位于最靠近第2主面110b的一端侧的电容器元件170与引出导体层180相邻。仅与引出导体层180相邻的电容器元件170的集电体层通过连接导体层190 与引出导体层180连接。
第1外部电极120从绝缘性树脂体110的第1端面110e延续到第1 主面110a、第2主面110b、第1侧面110c以及第2侧面110d的各自而设。第1外部电极120经由引出导电体层180与多个电容器元件170各自的阴极部160电连接。
第1外部电极120由设于绝缘性树脂体110的第1端面110e上的至少1层的镀覆层构成。具体地,第1外部电极120由设于绝缘性树脂体110 的第1端面110e上的第1镀覆层121、设于第1镀覆层121上的第2镀覆层122和设于第2镀覆层122上的第3镀覆层123构成。第1镀覆层121 含Cu。第2镀覆层122含Ni。第3镀覆层123含Sn。
第1外部电极120在绝缘性树脂体110的第1端面110e与引出导体层180直接或间接连接。在本实施方式中,第1外部电极120在相互之间夹着第3镀覆膜181与引出导体层180连接。即,在第1外部电极120与引出导体层180之间设置第3镀覆膜181。
第2外部电极130从绝缘性树脂体110的第2端面110f延续到第1 主面110a、第2主面110b、第1侧面110c以及第2侧面110d的各自而设。第2外部电极130与多个电容器元件170各自的阳极部140电连接。
第2外部电极130由设于绝缘性树脂体110的第2端面110f上的至少 1层的镀覆层构成。具体地,第2外部电极130由设于绝缘性树脂体110 的第2端面110f上的第1镀覆层131、设于第1镀覆层131上的第2镀覆层132和设于第2镀覆层132上的第3镀覆层133构成。第1镀覆层131 含Cu。第2镀覆层132含Ni。第3镀覆层133含Sn。
第2外部电极130在绝缘性树脂体110的第2端面110f与多个电容器元件170各自的金属层141直接或间接连接。第2外部电极130在相互间夹着第1镀覆膜142以及第2镀覆膜143而与多个电容器元件170各自的金属层141连接。即,在多个电容器元件170各自的金属层141与第2外部电极130之间设置第1镀覆膜142以及第2镀覆膜143。
图5是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的第1端面的主视图。图6是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的第2端面的主视图。图7是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的底视图。另外,在图7中,从第2主面110b侧观察绝缘性树脂体110,引出导体层180能视觉辨识,用虚线示出引出导体层180。使用图5到图7来说明固体电解电容器100中所含的绝缘性树脂体110的形状。
如图5到图7所示那样,绝缘性树脂体110具有:联系第1端面110e 和第1主面110a的第1连接部1101;联系第1端面110e和第2主面110b 的第2连接部1102;连系第2端面110f和第1主面110a的第3连接部1103;以及联系第2端面110f和第2主面110b的第4连接部1104。
绝缘性树脂体110具有:联系第1端面110e和第1侧面110c的第5 连接部1105;联系第1端面110e和第2侧面110d的第6连接部1106;联系第2端面110f和第1侧面110c的第7连接部1107;以及联系第2端面110f和第2侧面110d的第8连接部1108。
第1连接部1101以及第3连接部1103设于模制部112。第2连接部 1102以及第4连接部1104设于基板111。
第1连接部1101、第2连接部1102、第3连接部1103、以及第4连接部1104各自具有第1倒角部。第1倒角部优选从第1侧面110c侧延续到第2侧面110d侧而设。另外,在第1端面110e与第1主面110a以及第2主面110b部分交叉的情况下,第1连接部1101、第2连接部1102包含第1端面110e与第1主面110a以及第2主面110b的棱线部。在第2 端面110f与第1主面110a以及第2主面110b部分交叉的情况下,第3 连接部1103以及第4连接部1104包含第2端面110f与第1主面110a以及第2主面110b的棱线部。
第1倒角部如图2所示那样,在从宽度方向W来看的截面观察下具有弯曲形状。更具体地,第1倒角部具有大致圆弧形状。
在此,如图2所示那样,将第1倒角部的曲率半径设为r,将以曲率中心O为中心的曲率半径r的圆上的点的坐标设为(x,y),将曲率中心 O的坐标设为(a,b),在该情况下,能用以下的式(1)表示以曲率中心O为中心的曲率半径r的圆。
(x-a)2+(y-b)2=r2…式(1)
在第1连接部1101,能将上述圆上的任意的3点(例如图2中所示的 A点、B点以及C点)的坐标各自代入到上述的式(1),将它们作为联立方程式求解,由此算出上述曲率半径r以及曲率中心的坐标(a,b)。
另外,在测定上述A点、B点以及C点的坐标时,能通过将绝缘性树脂体110研磨到宽度方向W的尺寸的约1/2的位置来使沿着长度方向L 以及高度方向T的截面露出,并用SEM(Scanning Electron Microscope,扫描电子显微镜)等对该截面进行摄像,由此进行测定。优选将从5个电容器元件得到的曲率半径的平均值设为固体电解电容器100的曲率半径r。
作为第2绝缘树脂部的基板111,比作为第1绝缘树脂部的模制部112 更硬,第1连接部1101以及第3连接部1103中的第1倒角部比第2连接部1102以及第4连接部1104中的第1倒角部圆润。更具体地,第1连接部1101以及第3连接部1103中的第1倒角部的曲率半径大于第2连接部 1102以及第4连接部1104中的第1倒角部的曲率半径。
另外,例示了因模制部112与基板111的硬度的差异从而第1连接部 1101以及第3连接部1103中的第1倒角部的曲率半径大于第2连接部1102 以及第4连接部1104中的第1倒角部的曲率半径的情况来进行说明,但并不限定于此,也可以与硬度的差异无关,使第1倒角部的曲率半径大于第2连接部1102以及第4连接部1104中的第1倒角部的曲率半径。例如在绝缘性树脂体110仅由模制部构成的情况下,第1倒角部的曲率半径大于第2连接部1102以及第4连接部1104中的第1倒角部的曲率半径。
另外,第1倒角部在从宽度方向W观察的情况下并不限定于弯曲形状,也可以是折弯形状。在该情况下,在从宽度方向W进行观察的情况下,沿着长度方向L以及高度方向T的截面具有各内角成为90度以上的多角形形状。
另外,第5连接部1105、第6连接部1106、第7连接部1107以及第 8连接部1108各自具有第2倒角部。第2倒角部如图4所示那样,在从高度方向T来看的截面观察中具有弯曲形状。更具体地,第2倒角部具有大致圆弧形状。
第2倒角部的曲率半径也能使用与第1倒角部的曲率半径同样的方法测定。在该情况下,在进行测定时,通过将绝缘性树脂体110研磨到高度方向T的尺寸的约1/2的位置来使沿着长度方向L以及宽度方向W的截面露出。
第2倒角部在从高度T方向观察的情况下并不限定于弯曲形状,也可以是折弯形状。在该情况下,在从第2方向观察的情况下,沿着长度方向 L以及宽度方向W的截面具有各内角成为90度以上的多角形形状。
第1外部电极120,跨过第1连接部1101、第2连接部1102、第5 连接部1105以及第6连接部1106,从第1端面110e来到第1主面110a 以及第2主面110b和第1侧面110c以及第2侧面110d而设。即,第1 外部电极120沿着设于第1连接部1101以及第2连接部1102的第1倒角部和设于第5连接部1105以及第6连接部1106的第2倒角部而设。
通过让第1外部电极120沿着第1倒角部以及第2倒角部,能缓和在第1端面110e与第1主面110a以及第2主面110b的边界部作用于第1 外部电极120的应力,并能提升相对于第1端面110e侧的绝缘性树脂体 110的表面的第1外部电极120的紧贴性。由此第1外部电极120的紧贴强度增加,能抑制在形成时或制造后第1外部电极120从绝缘性树脂体110 剥落。其结果能提升固体电解电容器100的可靠性。
第2外部电极130跨过第3连接部1103、第4连接部1104、第7连接部1107以及第8连接部1108从第2端面110f来到第1主面110a以及第2主面110b和第1侧面110c以及第2侧面110d而设。即,第2外部电极130沿着设于第3连接部1103以及第4连接部1104的第1倒角部和设于第7连接部1107以及第8连接部1108的第2倒角部而设。
通过第2外部电极130沿着第1倒角部以及第2倒角部,能在第2端面110f与第1主面110a以及第2主面110b的边界部缓和作用于第2外部电极130的应力,并能提升相对于第2端面110f侧的绝缘性树脂体110 的表面的第2外部电极130的紧贴性。由此,第2外部电极130的紧贴强度增加,能抑制在形成时或制造后第2外部电极130从绝缘性树脂体110 剥落。其结果能提升固体电解电容器100的可靠性。
另外,优选绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面110f各自的表面粗度(Ra)为2.2μm以上8.3μm以下。由此能提升第1外部电极 120以及第2外部电极130相对于第1端面110e以及第2端面110f的整体的紧贴性。
绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面110f各自表面粗糙,形成微细的凹凸。含Cu的第1镀覆层121以及第1镀覆层131各自形成为进入到该微细的凹凸,通过锚固效应提高了与绝缘性树脂体110的附着力。由此也能抑制第1外部电极120以及第2外部电极130从绝缘性树脂体110剥落。
在用焊料等的接合构件将固体电解电容器100安装在安装基板的情况下,在位于距安装基板远的一侧的绝缘性树脂体的主面侧,作用比位于句安装基板近的一侧的绝缘性树脂体的主面侧更大的来自接合构件的拉拽力。
在此如上述那样,通过第1连接部1101以及第3连接部1103中的第 1倒角部构成得比位于基板111侧的第2连接部1102以及第4连接部1104 中的第1倒角部更圆润,在将基板111侧安装在安装基板时,能通过更圆润的第1连接部1101以及第3连接部1103中的第1倒角部大幅缓和来自接合构件的拉拽力。由此能抑制因回流焊等产生裂纹的情况,能确保安装性以及安装时的电特性。其结果能提升固体电解电容器100的可靠性。
(固体电解电容器的制造方法)
图8是表示本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的制造流程的图。参考图8来说明本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器 100的制造方法。
如图8所示那样,在制造本发明的一实施方式所涉及的固体电解电容器100时,首先在金属层141的外表面设置电介质层150(工序S1)。在本实施方式中,通过将作为金属层141的铝箔浸渍在己酸铵(ammonium adipate)水溶液进行氧化处理来形成成为电介质层150的Al的氧化物。另外,在切断已经形成Al的氧化物的铝箔来用作金属层141的情况下,为了在切断面形成Al的氧化物,将切断后的金属层141再度浸渍在己酸铵水溶液中进行氧化处理。
接下来将金属层141的一部分掩蔽(工序S2)。该掩蔽为了规定在下一工序进行的固体电解质层161的形成区域而进行。具体地,在金属层141 的外表面的一部分涂布由聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等绝缘性树脂构成的掩蔽剂。通过该工序形成的掩蔽部的一部分成为绝缘性树脂层 151。
接下来,在电介质层150的外表面的一部分设置固体电解质层161(工序S3)。具体地,在位于由工序S2中形成的掩蔽部规定的固体电解质层 161的形成区域的电介质层150的外表面,附着固体电解质分散体溶液来形成固体电解质层161。
接下来在固体电解质层161的外表面设置集电体层(工序S4)。具体地,通过在固体电解质层161的外表面涂布C来形成第1集电体层162。通过在第1集电体层162的外表面涂布Ag来形成第2集电体层163。
不一定非要形成第2集电体层163。第2集电体层163可以包含Al、 Cu以及Ni等Ag以外的金属的至少1种金属和Ag。或者,也可以在第2 集电体层163的外表面进一步形成第3集电体层。在该情况下,第2集电体层163以及第3集电体层各自包含Al、Cu以及Ni等Ag以外的金属的至少1种金属和Ag。
在构成集电体层的各层由含有上述的金属的膏构成的情况下,通过涂布膏来形成各层。在构成膏的基材是热硬化性树脂或热硬化性弹性体的情况下,在膏涂布后进行加热来使膏热硬化。在第1集电体层162由石墨构成的情况下,涂布石墨来形成第1集电体层162。
接下来在设有引出导体层180的基板111上层叠电容器元件170(工序S5)。具体地,用Ag膏等导电性粘结剂将电容器元件170的集电体层和引出导体层180连接,并将相互相邻的电容器元件170彼此的集电体层连接。
接下来将基板111和电容器元件170热压接(工序S6)。被加热而硬化的导电性粘结剂成为连接导体层190。
接下来用绝缘性树脂来模制热压接的基板111和电容器元件170(工序S7)。具体地,通过模制法,将基板111装备在上金属模,使作为填料而分散混合了玻璃或Si的氧化物的环氧树脂等绝缘性树脂在下金属模的腔内加热熔融,在该状态下将上金属模和下金属模合模,使绝缘性树脂固化,由此形成模制部112。
接下来,为了将工序S2中形成的掩蔽部分断而将基板111以及电容器元件170切断(工序S8)。具体地,通过压切、划片或激光切断将模制的状态的基板111以及电容器元件170切断。通过该工序形成包含绝缘性树脂体110的芯片。
接下来对芯片进行滚筒研磨(工序S9)。具体地,将芯片和研磨件一起封入到被称作滚筒的小箱内,使该滚筒旋转来进行芯片的研磨。由此在芯片的角部以及棱线部做圆。
更具体地,通过滚筒研磨,在连结第1端面110e和第1主面110a的第1连接部1101、连结第1端面110e和第2主面110b的第2连接部1102、连结第2端面110f和第1主面110a的第3连接部1103以及连结第2端面 110f和第2主面110b的第4连接部1104形成上述的第1倒角部。另外,在连结第1端面110e和第1侧面110c的第5连接部1105、连结第1端面 110e和第2侧面110d的第6连接部1106、连结第2端面110f和第1侧面 110c的第7连接部1107以及连结第2端面110f和第2侧面110d的第8 连接部1108形成上述的第2倒角部。
接下来在露出到芯片的端面的金属层141的端面进行镀覆(工序 S10)。具体地,通过碱性处理剂除去芯片的油分。通过进行碱性蚀刻来除去金属层141的端面上的氧化膜。通过污迹(smut)除去处来除去金属层141的端面上的污迹。通过锌酸盐处理(zincatetreatment)使Zn置换析出,从而在金属层141的端面形成第1镀覆膜142。通过无电解Ni镀覆处理在第1镀覆膜142上形成第2镀覆膜143。这时在引出导体层180的端面形成第3镀覆膜181。
接下来使赋予导电性的液体附着于芯片的两端部(工序S11)。具体地,将芯片的两端部以外的部分掩蔽。为了提升赋予导电性的液体对于芯片的两端部的表面的润湿性,并使赋予导电性的液体中所含的导电性粒子易于吸附在芯片的两端部,用界面活性剂对芯片进行脱脂。作为兼有脱脂力的调整剂,对应于赋予导电性的液体的种类,选择阴离子、阳离子、两性以及非离子的任意种类的界面活性剂来使用。
另外,赋予导电性的液体中所含的导电性粒子作为成为镀覆的核的触媒金属而含Pd,但并不限于此,只要包含从Pd、Sn、Ag以及Cu所构成的群选择的至少1种金属即可。赋予导电性的液体是含上述的金属的离子的溶液或上述的金属的胶质溶液。
在用水或溶剂对赋予导电性的液体附着在两端部的芯片进行清洗后使其干燥,由此在芯片的两端部形成导电膜。由此成为在绝缘性树脂体110 的第1端面110e以及第2端面110f的各自存在多个导电性粒子的状态。
接下来在芯片的两端部进行镀覆来形成第1外部电极120以及第2外部电极130(工序S12)。具体地,使用滚筒镀覆装置,通过电解镀覆在芯片的两端部的导电膜上形成含Cu的第1镀覆层121以及第1镀覆层131。第1镀覆层121以及第1镀覆层131以附着于芯片的两端部的导电性粒子为核而形成。
第1镀覆层121沿着上述第1倒角部以及第2倒角部从第1端面110e 来到第1主面110a以及第2主面110b和第1侧面110c以及第2侧面110d 而设。
第1镀覆层131沿着上述第1倒角部以及第2倒角部从第2端面110f 来到第1主面110a以及第2主面110b和第1侧面110c以及第2侧面110d 而设。
接下来,同样通过电解镀覆在第1镀覆层121上形成含Ni的第2镀覆层122,在第1镀覆层131上形成含Ni的第2镀覆层132。接下来,同样通过电解镀覆在第2镀覆层122上形成含Sn的第3镀覆层123,在第2 镀覆层132上形成含Sn的第3镀覆层133。
接下来在芯片进行打标(工序S13)。具体地,在绝缘性树脂体110 的第1主面110a或第2主面110b用激光打标机等,对用于能识别第1外部电极120和第2外部电极130的标志进行打标。
再度如图7所示那样,在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,从第2主面110b侧观察绝缘性树脂体110,引出导体层180能视觉辨识。为此在固体电解电容器100的制造工序中,在工序S12中形成第1外部电极120以及第2外部电极130后,在工序S13,从第2主面110b侧观察绝缘性树脂体110来确认引出导体层180的配置,由此能识别第1外部电极120和第2外部电极130。基于该识别出的结果,在绝缘性树脂体110的第1主面110a或第2主面110b对用于能识别第1外部电极120和第2外部电极130的标志进行打标。
假设在从第2主面110b侧观察绝缘性树脂体110,引出导体层180 不能视觉辨识的情况下,必须在处于绝缘性树脂体110的第1端面110e 以及第2端面110f处于露出的状态的、形成第1外部电极120以及第2 外部电极130前,进行打标。在形成第1外部电极120以及第2外部电极 130前进行打标的情况下,会因工序S11中进行的微蚀刻而让标志消失,就不再能识别第1外部电极120和第2外部电极130。为此在该情况下,需要进行不会因微蚀刻而消失的打标,增加了固体电解电容器的制造条件的制约。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,由于从第2主面110b 侧观察绝缘性树脂体110,引出导体层180能视觉辨识,因此能提高固体电解电容器的制造条件的自由度。
通过经过上述的一系列工序,能制造固体电解电容器100。另外,不一定非要进行工序S13。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,通过第1外部电极120 以及第2外部电极130各自由镀覆层构成,不用再如国际公开第 2013/088954号记载的固体电解电容器那样将阳极端子以及阴极端子的各端子在树脂的外侧包绕。其结果,能减低固体电解电容器100的ESR以及 ESL,并能使固体电解电容器100小型化。另外,能提高固体电解电容器100的每单位面积的静电容。
另外,在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,第2外部电极 130在第2端面110f与金属层141连接,电介质层150的外表面被绝缘性树脂层151覆盖,其中该电介质层150位于与阴极部160侧相反侧,未设固体电解质层161,设于金属层141的靠近第2端面110f的外表面,由此不用再如国际公开第2013/088954号记载的固体电解电容器那样使阳极端子包绕到树脂的外侧。其结果,能维持固体电解电容器100的可靠性并使固体电解电容器100小型化。
进而,通过第1外部电极120以及第2外部电极130各自具有Ni镀覆层以及Sn镀覆层,提升了固体电解电容器100的安装性。具体地,Ni 镀覆层具有防止Cu镀覆层被安装固体电解电容器100时的焊料侵蚀的功能。Sn镀覆层具有提升安装固体电解电容器100时与焊料的润湿性、使固体电解电容器100的安装容易的功能。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,通过让绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面110f各自的表面粗度(Ra)为2.2μm 以上8.3μm以下,能抑制第1外部电极120以及第2外部电极130从绝缘性树脂体110的剥离。
图9是用光学显微镜观察本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的长度方向的端部的一部分的图像。
如图9所示那样,绝缘性树脂体110的第1端面110e以及第2端面 110f各自表面粗糙,形成微细的凹凸。含Cu的第1镀覆层121以及第1 镀覆层131各自形成为进入到该微细的凹凸,通过锚固效应提高了与绝缘性树脂体110的附着力。其结果,抑制了第1外部电极120以及第2外部电极130从绝缘性树脂体110的剥离。
(实验例1)
在此说明验证绝缘性树脂体的端面的表面粗度与外部电极的剥离发生率的关系的实验例1。
将绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)在实施例1中设为8.3μm,在实施例2中设为5.1μm,在实施例3中设为2.2μm,在比较例1中设为 9.2μm,在比较例2中设为0.4μm,在比较例3中设为0.1μm。对通过滚筒镀覆形成的外部电极的剥离的有无予以确认。关于实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2,各制作100个样本。另外,使用ENSTRIP或Melstrip 等剥离剂来除去外部电极,使绝缘性树脂体的端面露出,在宽度方向W的中央部且高度方向T的中央部的位置用激光显微镜来测定表面粗度(Ra),由此测定绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)。
【表1】
表1是表示实验例1的实验结果的表。如表1所示那样,在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为8.3μm的实施例1中,确认不到外部电极剥离的固体电解电容器。在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为5.1μm 的实施例2中,外部电极的剥离的发生率为1%,是5%以下。在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为2.2μm的实施例3中,外部电极的剥离的发生率为3%,是5%以下。
另一方面,在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为9.2μm的比较例1中,外部电极的剥离的发生率为10%,高于5%。在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为0.4μm的比较例2中,外部电极的剥离的发生率为26%,高于5%。在绝缘性树脂体的端面的表面粗度(Ra)为0.1μm的比较例3中,外部电极的剥离的发生率为41%,高于5%。
根据实验例1的结果能确认到,在绝缘性树脂体的端面的表面粗度 (Ra)为2.2μm以上8.3μm以下的情况下,能将外部电极的剥离的发生率减低到5%以下。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,电介质层150的外表面被绝缘性树脂层151覆盖,其中该电介质层150位于与阴极部160侧相反侧,未设固体电解质层161,设于金属层141的靠近第2端面110f的外表面,由此能由绝缘性树脂层151抑制工序S10中在金属层141的端面进行镀覆时的镀覆液沿着电介质层150的外表面浸入到绝缘性树脂体110的内部。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,长度方向L上的绝缘性树脂层151的长度为长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.025 倍以上0.5倍以下,由此能维持固体电解电容器100的静电容从而减低 ESR,并能确保可靠性。
(实验例2)
在此说明验证绝缘性树脂层的长度给固体电解电容器的静电容、ESR 以及可靠性带来的影响的实验例2。
将长度方向L上的绝缘性树脂层的长度的相对于长度方向L上的绝缘性树脂体的长度的比例,在实施例4中设为0.025,在实施例5中设为0.05,在实施例6中设为0.1,在实施例7中设为0.15,在实施例8中没为0.2,在实施例9中设为0.25,在实施例10中设为0.3,在实施例11中设为0.35,在实施例12中设为0.4,在实施例13中设为0.45,在实施例14中设为0.5,在比较例4中设为0.01,在比较例5中设为0.7,在比较例6中设为0.9。测定固体电解电容器的静电容(μF)、ESR(mΩ)以及漏电流(μA)。
【表2】
表2是表示实验例2的实验结果的表。如表2所示那样,在长度方向 L上的绝缘性树脂层的长度为长度方向L上的绝缘性树脂体的长度的 0.025倍以上0.5倍以下的实施例4~实施例14中,固体电解电容器的静电容为30μF以上,ESR为30mΩ以下,漏电流为0.2μA以下。
另一方面,在长度方向L上的绝缘性树脂层的长度不足长度方向L上的绝缘性树脂体的长度的0.05倍的比较例4中,漏电流极高,固体电解电容器的可靠性低。即,在工序S10中对金属层141的端面进行镀覆时的镀覆液沿着电介质层150的外表面浸入到绝缘性树脂体110的内部时,有发生短路的可能性。
在长度方向L上的绝缘性树脂层的长度比长度方向L上的绝缘性树脂体的长度的0.5倍长的比较例5以及比较例6中,固体电解电容器的静电容不足30μF,ESR高于30mΩ。
根据实验例2的结果能确认到,在长度方向L上的绝缘性树脂层151 的长度为长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.025倍以上0.5倍以下的情况下,能维持固体电解电容器的静电容从而减低ESR,并且能确保可靠性。
通过使绝缘性树脂层151的厚度为5μm以上30μm以下,能确保固体电解电容器的可靠性。
(实验例3)
在此说明验证绝缘性树脂层151的厚度给绝缘性树脂体110的外观以及固体电解电容器的可靠性带来的影响的实验例3。
将绝缘性树脂层的厚度在实施例15中设为5μm,在实施例16中设为 15μm,在实施例17中设为30μm,在比较例7中设为2μm,在比较例8 设为100μm。观察工序S8中制作的芯片,在确认到未被绝缘性树脂体的模制部覆盖的电容器元件的情况下,判断为外观不良。测定固体电解电容器的漏电流(μA)。
【表3】
表3是表示实验例3的实验结果的表。如表3所示那样,在绝缘性树脂层的厚度为5μm以上30μm以下的实施例15~实施例17中,绝缘性树脂体的外观良好,漏电流为0.2μA以下。
另一方面,在绝缘性树脂层的厚度不足5μm的比较例7中,漏电流极高,固体电解电容器的可靠性低。即,在绝缘性树脂层151的厚度不足5μm 的情况下,不能有效果地抑制工序S10中对金属层141的端面进行镀覆时的镀覆液沿着电介质层150的外表面浸入到绝缘性树脂体110的内部。
在绝缘性树脂层151的厚度厚于30μm的比较例8中,层叠的多个电容器元件的厚度厚于模制部的厚度,确认到未被绝缘性树脂体的模制部覆盖的电容器元件,绝缘性树脂体的外观不良。另外,在该情况下,在层叠多个电容器元件时,相邻的电容器元件彼此的集电体层的连接变得不稳定,从而固体电解电容器的可靠性降低。
另外,将绝缘性树脂体研磨到W方向的尺寸的约1/2的位置,使沿着长度方向L以及高度方向T的截面露出,用SEM(Scanning Electron Microscope,扫描电子显微镜)对该截面进行摄像,由此能测定长度方向 L上的绝缘性树脂层的长度以及绝缘性树脂层的厚度。在实验例3中,将长度方向L上的绝缘性树脂层的长度设为5个电容器元件的测定值的平均值。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,各个长度方向L上的引出导体层180的长度为长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.3 倍以上0.8倍以下,能减低固体电解电容器的ESR,并且能确保固体电解电容器的可靠性。
在长度方向L上的引出导体层180的长度不足长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.3倍的情况下,固体电解电容器的ESR高于30mΩ。在长度方向L上的引出导体层180的长度长于长度方向L上的绝缘性树脂体110的长度的0.8倍的情况下,出现在引出导体层180与第2外部电极 130之间短路的可能性,固体电解电容器的可靠性降低。
通过让引出导体层180的厚度为10μm以上100μm以下,能减低固体电解电容器100的ESR且能使固体电解电容器100小型化。在引出导体层 180的厚度不足10μm的情况下,固体电解电容器的ESR高于30mΩ。在引出导体层180的厚度厚于100μm的情况下,会妨碍固体电解电容器的小型化。
在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,连接引出导体层180 和连接导体层190的部分中最靠近第1端面110e的位置与第1端面110e 之间的长度方向L上的距离为87.5μm以上1750μm以下,由此能使固体电解电容器100小型化,且能确保体电解电容器的可靠性。
在上述距离不足87.5μm的情况下,在工序S10中对金属层141的端面进行镀覆时的镀覆液沿着引出导体层180的外表面浸入时,出现镀覆液到达电容器元件的可能性,固体电解电容器的可靠性降低。在上述距离长于1750μm的情况下,会妨碍固体电解电容器的小型化。
另外,将绝缘性树脂体研磨到W方向的尺寸的约1/2的位置来使沿着长度方向L以及高度方向T的截面露出,使用SEM(Scanning Electron Microscope,扫描电子显微镜)对该截面进行摄像,由此能测定长度方向 L上的引出导体层的长度以及上述距离和引出导体层的厚度。
(实验例4)
图10是从正面对实施例18到22所涉及的固体电解电容器的第1端面进行摄像的图以及从正面对第2端面进行摄像的图。参考图10来说明实施例18到22所涉及的固体电解电容器的第1端面以及第2端面。
作为实施例18到22所涉及的固体电解电容器,准备与用上述的本实施方式中制造方法制造的具有与本实施方式同样构成的固体电解电容器。用光学显微镜观察这些实施例18到22所涉及的固体电解电容器各自的第 1端面110e侧的第1外部电极120以及第2端面110f侧的第2外部电极 130。
在图10的各观察结果中,中央的明亮的部分(白色的部分)为设于第1端面或第2端面上的外部电极,位于明亮的部分的周围的略灰色的部分为设于第1倒角部或第2倒角部上的外部电极。另外,在略灰色的周围,作为背景而设有黑色的部分。
在实施例18到22所涉及的固体电解电容器的任意一者中,都看不到第1外部电极120以及第2外部电极130从第1端面110e侧以及第2端面110f侧剥落的样子,是良好的状态。
(比较例)
图11是从正面对比较例9到13所涉及的固体电解电容器的第1端面进行摄像的图以及从正面对第2端面进行摄像的图。参考图11来说明比较例9到13所涉及的固体电解电容器的第1端面以及第2端面。
作为比较例9到13所涉及的固体电解电容器,准备遵循上述的本实施方式的制造方法制造的固体电解电容器。具体地,在本实施方式的制造方法中,省略对切断的芯片进行滚筒研磨的工序S9,在刚切断后的芯片的端面侧形成外部电极,由此制造固体电解电容器。即,在比较例9到13 所涉及的固体电解电容器中,未形成第1倒角部以及第2倒角部。
用光学显微镜观察这些比较例9到13所涉及的固体电解电容器各自的第1端面110e侧的第1外部电极120以及第2端面110f侧的第2外部电极130。
在图11中的各观察结果中,中央的明亮的部分(白色的部分)成为设于第1端面或第2端面上的外部电极。在图11中,与图9比较,未在明亮的部分的周围观察到略灰色的部分,未形成第1倒角部以及第2倒角部。
在比较例9到11所涉及的固体电解电容器中,不管在第1端面侧还是第2端面侧,在端面的周围,外部电极的一部分都发生剥落。
在比较例12所涉及的固体电解电容器,特别在第1端面侧,第1外部电极120大幅剥落。
另一方面,在比较例13所涉及的固体电解电容器中,未看到第1外部电极120以及第2外部电极130从第1端面110e侧以及第2端面110f 侧剥落的样子,是良好的状态。
(实施例18到22与比较例9到13的比较)
将实施例的结果和比较例的结果进行比较,在实验上也确认了:在绝缘性树脂体110设置第1倒角部以及第2倒角部,覆盖其地设置第1外部电极以及第2外部电极,由此能抑制第1外部电极以及第2外部电极从埋设电容器元件的绝缘性树脂体的端面侧剥落。
如以上那样,在本实施方式所涉及的固体电解电容器100中,第1外部电极120跨过第1连接部1101、第2连接部1102、第5连接部1105以及第6连接部1106,并沿着第1倒角部以及第2倒角部,由此能缓和在第 1端面110e与第1主面110a以及第2主面110b的边界部作用于第1外部电极120的应力,并能提升第1外部电极120相对于第1端面110e侧的绝缘性树脂体110的表面的紧贴性。由此第1外部电极120的紧贴强度增加,能抑制在形成时或制造后第1外部电极120从绝缘性树脂体剥落。其结果,能提升固体电解电容器100的可靠性。
另外,通过第2外部电极130跨过第3连接部1103、第4连接部1104、第7连接部1107以及第8连接部1108并沿着第1倒角部以及第2倒角部,能缓和在第2端面110f与第1主面110a以及第2主面110b的边界部作用于第2外部电极130的应力,并能提升第2外部电极130相对于第2端面 110f侧的绝缘性树脂体110的表面的紧贴性。由此第2外部电极130的紧贴强度增加,能抑制在形成时或制造后第2外部电极130从绝缘性树脂体剥落。其结果能提升固体电解电容器100的可靠性。
另外,在上述的本实施方式中,例示了在第1端面110e侧,在第1 连接部1101以及第2连接部1102设置第1倒角部,在第5连接部1105 以及第6连接部1106设置第2倒角部的情况进行说明,但并不限定于此,至少在第1连接部1101以及第2连接部1102设置第1倒角部即可。在这样的情况下,第1外部电极120跨过第1连接部1101以及第2连接部1102 而至少从第1端面110e来到第1主面110a以及第2主面110b那样设置即可。根据这样的构成,也能通过第1外部电极120沿着第1倒角部来提高第1外部电极120与绝缘性树脂体110的紧贴性,能抑制第1外部电极 120的剥落。
同样地,在上述的本实施方式中,例示了在第2端面110f侧,在第3 连接部1103以及第4连接部1104设置第1倒角部,在第7连接部1107 以及第8连接部1108设置第2倒角部的情况进行说明,但并不限定于此,至少在第3连接部1103以及第4连接部1104设置第1倒角部即可。在该情况下,第2外部电极130跨过第3连接部1103以及第4连接部1104而至少从第2端面110f来到第1主面110a以及第2主面110b那样设置即可。根据这样的构成,也能通过第2外部电极130沿着第1倒角部来提高第2 外部电极130与绝缘性树脂体110的紧贴性,能抑制第2外部电极130的剥落。
另外,如本实施方式那样,在第1连接部1101以及第2连接部1102 设置第1倒角部,在第5连接部1105以及第6连接部1106设置第2倒角部,第1外部电极120跨过第1连接部1101、第2连接部1102、第5连接部1105以及第6连接部1106而从第1端面110e来到第1主面110a以及第2主面110b和第1侧面110c以及第2侧面110d而设,由此能将第1 外部电极120更加稳固地紧贴在绝缘性树脂体110。通过在第2端面110f 侧也设为与第1端面110e侧同样的构成,能使第2外部电极130更稳固地紧贴在绝缘性树脂体110。
也可以在上述的实施方式的说明中将能组合的构成相互组合。
虽然对本发明的实施方式进行了说明,但本次公开的实施方式在全部点上都是例示而不应认为是限制。本发明的范围通过权利要求的范围示出,意图包含与权利要求等同的意义以及范围内的全部变更。

Claims (21)

1.一种固体电解电容器,具备:
至少1个电容器元件,其具有阳极部、电介质层和阴极部,所述阳极部由具有设有多个凹部的外表面并在第1方向上延伸的金属层构成,所述电介质层设于所述金属层的外表面,所述阴极部具有设于所述电介质层的外表面的一部分的固体电解质层以及设于该固体电解质层的外表面的集电体层;
引出导体层,其与所述集电体层连接;
绝缘性树脂体,设置有所述电容器元件以及所述引出导体层;
第1外部电极,其与所述阴极部电连接;和
第2外部电极,其与所述阳极部电连接,
所述绝缘性树脂体具有在所述第1方向上面对面的第1端面以及第2端面,
所述绝缘性树脂体,包含:设置有所述引出导体层的第2绝缘树脂部、和设置在所述第2绝缘树脂部上使得覆盖所述引出导体层以及所述电容器元件的第1绝缘树脂部,
所述第1外部电极由设于所述第1端面上的至少1层的镀覆层构成,该至少1层的镀覆层在所述第1端面与所述引出导体层直接连接,
所述第2外部电极由设于所述第2端面上的至少1层的镀覆层构成,该至少1层的镀覆层在所述第2端面与所述金属层直接连接,
所述第2绝缘树脂部是基板,所述第1绝缘树脂部是模制部。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器,其中,
在所述第1端面以及所述第2端面各自存在多个导电性粒子。
3.根据权利要求2所述的固体电解电容器,其中,
所述导电性粒子含Pd。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述第1外部电极由设于所述第1端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2镀覆层和设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成,
所述第2外部电极由设于所述第2端面上的第1镀覆层、设于该第1镀覆层上的第2镀覆层和设于该第2镀覆层上的第3镀覆层构成,
所述第1镀覆层含Cu,
所述第2镀覆层含Ni,
所述第3镀覆层含Sn。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述金属层含Al。
6.根据权利要求5所述的固体电解电容器,其中,
所述电介质层由Al的氧化物构成。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述电介质层的外表面被组成与所述绝缘性树脂体不同的绝缘性树脂层覆盖,该电介质层位于与所述阴极部侧相反一侧,未设所述固体电解质层,且设于所述金属层的靠近所述第2端面的外表面。
8.根据权利要求7所述的固体电解电容器,其中,
所述第1方向上的所述绝缘性树脂层的长度为所述第1方向上的所述绝缘性树脂体的长度的0.025倍以上且0.5倍以下。
9.根据权利要求7所述的固体电解电容器,其中,
所述绝缘性树脂层的厚度为5μm以上且30μm以下。
10.根据权利要求7所述的固体电解电容器,其中,
所述绝缘性树脂层含聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。
11.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述金属层的靠近所述第2端面的端面被含Zn的第1镀覆膜覆盖,
所述第1镀覆膜被含Ni的第2镀覆膜覆盖,
所述第2外部电极与所述金属层间接连接,
在所述第2外部电极与所述金属层之间设置有所述第1镀覆膜以及所述第2镀覆膜。
12.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述固体电解电容器具有多个所述电容器元件,
多个所述电容器元件在与所述第1方向正交的第2方向上层叠,相互相邻的电容器元件彼此的所述集电体层被连接,
所述多个电容器元件当中在所述第2方向上位于最靠端的位置的电容器元件与所述引出导体层相邻,
仅与所述引出导体层相邻的所述电容器元件的所述集电体层与所述引出导体层连接。
13.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述第1端面以及所述第2端面各自的表面粗度Ra为2.2μm以上且8.3μm以下。
14.根据权利要求1~3中任一项所述的固体电解电容器,其中,
所述绝缘性树脂体还具有:在与所述第1方向正交的第2方向上面对面的第1主面以及第2主面;和在与所述第1方向以及所述第2方向正交的第3方向上面对面的第1侧面以及第2侧面,
所述绝缘性树脂体具有:连结所述第1端面和所述第1主面的第1连接部;连结所述第1端面和所述第2主面的第2连接部;连结所述第2端面和所述第1主面的第3连接部;以及连结所述第2端面和所述第2主面的第4连接部,
所述第1外部电极设置为跨过所述第1连接部以及所述第2连接部而至少从所述第1端面来到所述第1主面以及所述第2主面,
所述第2外部电极设置为跨过所述第3连接部以及所述第4连接部而至少从所述第2端面来到所述第1主面以及所述第2主面,
所述第1连接部、所述第2连接部、所述第3连接部以及所述第4连接部各自具有第1倒角部。
15.根据权利要求14所述的固体电解电容器,其中,
所述第1倒角部在从所述第3方向来看的截面观察下具有折弯形状。
16.根据权利要求14所述的固体电解电容器,其中,
所述第1倒角部在从所述第3方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
17.根据权利要求16所述的固体电解电容器,其中,
所述第1连接部以及所述第3连接部中的所述第1倒角部的曲率半径大于所述第2连接部以及所述第4连接部中的所述第1倒角部的曲率半径。
18.根据权利要求16所述的固体电解电容器,其中,
所述第1绝缘树脂部配置于所述第1主面侧,并规定所述第1主面;所述第2绝缘树脂部配置于所述第2主面侧,并规定所述第2主面,
所述第2绝缘树脂部比所述第1绝缘树脂部更硬,
所述第1连接部以及所述第3连接部中的所述第1倒角部比所述第2连接部以及所述第4连接部中的所述第1倒角部更圆润。
19.根据权利要求14所述的固体电解电容器,其中,
所述绝缘性树脂体具有:连结所述第1端面和所述第1侧面的第5连接部;连结所述第1端面和所述第2侧面的第6连接部;连结所述第2端面和所述第1侧面的第7连接部;以及连结所述第2端面和所述第2侧面的第8连接部,
所述第1外部电极设置为跨过所述第1连接部、所述第2连接部、所述第5连接部以及所述第6连接部而从所述第1端面来到所述第1主面以及所述第2主面和所述第1侧面以及所述第2侧面,
所述第2外部电极设置为跨过所述第3连接部、所述第4连接部、所述第7连接部以及所述第8连接部而从所述第2端面来到所述第1主面以及所述第2主面和所述第1侧面以及所述第2侧面,
所述第5连接部、所述第6连接部、所述第7连接部以及所述第8连接部各自具有第2倒角部。
20.根据权利要求19所述的固体电解电容器,其中,
所述第2倒角部在从所述第2方向来看的截面观察下具有折弯形状。
21.根据权利要求19所述的固体电解电容器,其中,
所述第2倒角部在从所述第2方向来看的截面观察下具有弯曲形状。
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