CN108335909A - 固态电解电容器 - Google Patents
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Abstract
在固态电解电容器(10)的电容元件(20)中，固态电解质层(32)在引出部的根部附近具有缘部。阳极端子(42)在远离引出部的根部的位置与引出部连接。离子俘获部件(60)由第一树脂(62)和分散配置在第一树脂(62)中的离子俘获剂(64)构成。在固态电解质层(32)的缘部与阳极端子(42)之间，离子俘获部件(60)直接或隔着电介质层(28)对引出部的至少一部分进行全周覆盖。外装绝缘部件(70)由与所述第一树脂(62)之间亲和性高的第二树脂构成，包围电容元件(20)并覆盖离子俘获部件(60)的至少一部分，而且覆盖阳极端子(42)的一部分和阴极端子(44)的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态电解电容器。
背景技术
作为固态电解电容器，有日本特开2015-142134号公报(专利文献1)中公开的固态电解电容器。公开的固态电解电容器具有：电容元件、阳极端子、阴极端子和外装绝缘部件。并且，电容元件具有：由电介质覆盖的阳极体、从阳极体延伸的阳极引线、以及阴极层。在该固态电解电容器中，阳极引线连接阳极端子，阴极层连接阴极端子。并且，阳极端子的一部分由掩模层覆盖。由于阳极端子的一部分由掩模层覆盖，因而防止或抑制金属离子由阳极端子溶出，抑制了由金属离子的迁移引起的特性劣化。
在专利文献1的固态电解电容器中，掩模层由与构成外装绝缘部件的第一树脂不同的第二树脂构成。因此，其存在的问题是，当形成外装绝缘部件时，第二树脂使第一树脂的流动性降低，或者，在外装绝缘部件形成后在第一树脂和第二树脂之间不能获得足够的固着强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种固态电解电容器，其可以抑制由金属离子的迁移引起的固态电解电容器的特性劣化，而且可以解决上述问题。
本发明的一个方面提供一种固态电解电容器，其是第一固态电解电容器，其具备电容元件、阳极端子、阴极端子、离子俘获部件和外装绝缘部件，其中，
所述电容元件具有：阳极体、从所述阳极体的内侧向外侧延伸的阳极引线、电介质层和包括固态电解质层的阴极层，
所述电介质层位于所述阳极体与所述固态电解质层之间，
所述阳极引线具有向所述阳极体的外侧突出的引出部，
所述引出部的至少一部分由所述电介质层覆盖，
所述固态电解质层在所述引出部的根部附近具有缘部，
所述阳极端子在远离所述根部的位置连接所述引出部，
所述阴极端子连接所述阴极层，
所述离子俘获部件由第一树脂和分散配置在所述第一树脂中的离子俘获剂构成，
在所述固态电解质层的缘部与所述阳极端子之间，所述离子俘获部件直接或隔着所述电介质层对所述引出部的至少一部分进行全周覆盖，
所述外装绝缘部件由与所述第一树脂的亲和性高的第二树脂构成，
所述外装绝缘部件包围所述电容元件并覆盖所述离子俘获部件的至少一部分，而且覆盖所述阳极端子的一部分和所述阴极端子的一部分。
本发明的固态电解电容器具备将离子俘获剂分散配置在第一树脂中而成的离子俘获部件。由此，可以抑制金属离子的迁移，从而可以抑制特性劣化。并且，在本发明的固态电解电容器中，外装绝缘部件由与第一树脂的亲和性高的第二树脂构成。由此，可以抑制在外装绝缘部件成形时的第二树脂的流动性降低，并且在成形后第一树脂和第二树脂之间能够获得足够的固着强度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的固态电解电容器的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的变形例的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式的另一变形例的剖视图。
具体实施方式
尽管能够以各种修改和各种形式来实现本发明，但是作为其一例，以下将详细说明如图所示的特定实施方式。附图和实施方式不限于这里公开的本发明的特定形式，应将在所附权利要求明示的范围内所做的全部变形例、等同物、替代例包含在其对象中。
参照图1，本发明的一实施方式的固态电解电容器10具备：电容元件20、基板40、阳极端子42、阴极端子44、间隔件50、离子俘获部件60、以及外装绝缘部件70。并且，电容元件20具备：阳极体22、阳极引线24、电介质层28、以及阴极层30。
本实施方式的阳极体22由烧结的钽粉末构成。阳极引线24是钽线，部分地埋设在阳极体22中。换句话说，阳极引线24从阳极体22的内部向外侧延伸。阳极引线24具有引出部26。引出部26是阳极引线24的一部分，是向阳极体22的外侧突出的部分。电介质层28形成为覆盖阳极体22，并覆盖阳极引线24的引出部26的一部分。阳极体22和电介质层28如下形成。首先，将由钽线构成的阳极引线24部分地埋设到钽粉末中，之后将钽粉末加压成型而得到成型体(多孔体)。成型体的尺寸例如为0.5mm×0.3mm×0.3mm。然后，烧结得到的成型体。例如，在1250℃下进行烧制。由此，形成将阳极引线24局部埋设而成的阳极体22。之后，将阳极体22与阳极引线24一起浸入到磷酸水溶液中，例如施加20V的直流电压进行阳极氧化。另外，阳极氧化也可以使用其它溶液。由此，在阳极体22和阳极引线24的引出部26形成阳极氧化皮膜。在随后的工序中，通过激光加工等去除形成在阳极引线24的引出部26上的阳极氧化皮膜的一部分。其结果是，阳极引线24的引出部26的一部分露出。这样，形成电介质层28，所述电介质层28由阳极氧化皮膜构成，覆盖阳极体22的表面并部分地覆盖阳极引线24的引出部26的表面。
如图1所示，本实施方式的阴极层30包括固态电解质层32和导电体层36。固态电解质层32形成在电介质层28上，导电体层36形成在固态电解质层32上。但是，本发明不限于此。阴极层30只要包括固态电解质层32，就可以具有其它结构。阴极层30形成在电介质层28上以包围阳极体22的整体。换句话说，电介质层28位于阳极体22和固态电解质层32之间。阴极层30也在形成于阳极引线24的引出部26上的电介质层28上延伸。然而，阴极层30也可以不形成在形成于阳极引线24的引出部26上的电介质层28上。无论如何，在本实施方式中，阴极层30的缘部，特别是固态电解质层32的缘部34位于阳极引线24的引出部26的根部附近。
本实施方式的固态电解质层32由聚乙烯二氧噻吩构成。即，本实施方式的固态电解质层32由导电性聚合物构成。固态电解质层32通过反复使形成有电介质层28的阳极体22浸渍在导电性聚合物溶液中、取出并干燥而形成。导电性聚合物溶液是含有乙烯二氧噻吩的水溶液、氧化剂和掺杂剂的溶液。作为氧化剂，可以使用以无机酸或有机酸的铁盐为首的各种物质。并且作为掺杂剂，可以使用以聚苯乙烯磺酸为首的各种物质。
本实施方式的导电体层36是碳层和导电性膏层的层叠体。但是，本发明不限于此。导电体层36可以具有除了碳层和导电性膏层的层叠体以外的结构。例如，导电体层36可以具有镀层而取代导电性膏层。在本实施方式中，导电体层36形成在固态电解质层32上。通过使形成有固态电解质层32的阳极体22浸渍在包含炭黑、石墨填料和粘合剂的溶液中、取出并干燥而形成碳层。并且，通过在碳层的表面上涂布银膏并将其干燥而形成导电性膏层。
本实施方式的间隔件50由金属板构成。间隔件50是用于对阳极引线24的引出部26和阳极端子42之间进行电连接的连接部件，并且还是用于稳定电容元件20的姿态的支撑部件。对于间隔件50，从导电性、加工性等观点出发，使用用于阳极引线的钽以外的金属，例如铁镍合金。间隔件50接合到阳极引线24的引出部26。如上所述，通过激光加工等除去形成在阳极引线24上的阳极氧化皮膜的一部分后进行该接合。该接合可以使用电焊接。在本实施方式中，间隔件50是阳极引线24的引出部26的侧面，接合于从引出部26的前端至中央附近的区域。换句话说，间隔件50接合于远离阳极引线24的引出部26的根部和固态电解质层32的缘部34的位置。
本实施方式的基板40由绝缘物构成。本实施方式的阳极端子42和阴极端子44中的各方可以是从基板40的表面到背面形成的导体图案。电容元件20与间隔件50一起安装在基板40的表面上。详细地，在基板40的表面侧，间隔件50连接到阳极端子42。该连接使用高温焊料46。将高温焊料46激光熔融，将间隔件50连接到阳极端子42。同时，在基板40的表面侧，导电体层36连接到阴极端子44。该连接使用导电性膏48。导电性膏48通过在150℃下烘焙120分钟而固化。这样，阳极端子42经由间隔件50连接到阳极引线24的引出部26，阴极端子44连接到阴极层30。阳极端子42经由间隔件50在远离固态电解质层32的缘部34的位置连接到阳极引线24的引出部26。另外，阳极端子42与间隔件50的连接以及阴极端子44与导电体层36的连接也可以分别使用其它连接手段。
本实施方式的离子俘获部件60由第一树脂62和分散配置在第一树脂62中的离子俘获剂64构成。在本实施方式中，第一树脂62是环氧树脂。然而，本发明不限于此，也可以使用其它树脂。第一树脂62只要是与后述的第2树脂的亲和性高的树脂即可。并且，离子俘获剂64是由水滑石化合物构成的阴离子俘获剂。然而，离子俘获剂64也可以是阳离子俘获剂，或者，也可以是双离子(阴离子、阳离子)俘获剂。离子俘获剂64的材料没有特别限定，可以根据其目的适当选择。离子俘获部件60如下形成。首先，将第一树脂62(环氧树脂)混合而使其具有预定的第一粘度。接着，在第一树脂62中添加离子俘获剂64进一步混合，得到具有规定的第二粘度的混合物。混合物中的离子俘获剂64的比例例如相对于99g环氧树脂为1g。但是，本发明不限于此。离子俘获剂64的比例只要是可以有效俘获离子的浓度，即1wt％以上即可。第一粘度和第二粘度都可以使用B型粘度计测量。接着，使用微型分配器涂覆环氧树脂和离子俘获剂64的混合物，对阳极引线24的引出部26的至少一部分进行全周覆盖。涂布后，在160℃下烘焙90分钟，使环氧树脂固化，得到离子俘获部件60。在本实施方式中，离子俘获部件60包围阳极引线24的引出部26的大致整体。详细地，离子俘获部件60包围阳极引线24的引出部26的一部分、即比固态电解质层32的缘部34更靠前端侧的整个部分。但是，在离子俘获部件60引起固态电解质层32的脱掺杂时，需要将离子俘获部件60从固态电解质层32的缘部34分离。在本实施方式中，离子俘获部件60进一步覆盖间隔件50，并还覆盖高温焊料46、阳极端子42以及基板40的各方的一部分。然而，本发明不限于此。离子俘获部件60只要在固态电解质层32的缘部34与阳极端子42之间直接或隔着电介质层28对阳极引线24的引出部26的至少一部分进行全周覆盖即可。这里，固态电解质层32的缘部34与阳极端子42之间是指，在设想了沿着电容元件20和间隔件50的表面连接固态电解质层32和阳极端子42的路径的情况下固态电解质层32的缘部34与阳极端子42之间。也就是说，离子俘获部件60被设置成遮断可能沿着电容元件20和间隔件50的表面形成的离子的通过路径。但是，优选的是，离子俘获部件60覆盖可成为金属离子的发生源的部分。例如，在存在对引出部和阳极端子之间进行电连接的间隔件50或其它连接部件的情况下，优选的是覆盖连接部件并且还覆盖阳极端子的一部分。
本实施方式的外装绝缘部件70由与第一树脂62之间亲和性高的第二树脂构成。第二树脂与基板40之间也具有高亲和性。在第一树脂62是环氧树脂的情况下，可以使用环氧树脂或酚醛树脂作为第二树脂。通过使用与第一树脂62之间亲和性高的第二树脂，可以抑制外装绝缘部件70成形时的流动性降低，并在外装绝缘部件70与离子俘获部件60之间实现高固着强度。但是，在离子俘获部件60以覆盖电容元件20整体的程度形成在宽范围的情况下，或者在离子俘获部件60中含有的离子俘获剂64的比例过多的情况下，有时在外装绝缘部件70成型时第二树脂的流动性大大降低。因此，离子俘获部件60将包围阳极引线24的引出部26整体的程度设定为涂布范围的最大限度。优选的是，离子俘获部件60集中地配置在能够产生金属离子的部位。并且，离子俘获剂64的比例为不超过20wt％。离子俘获部件60的涂布范围和离子俘获剂64的比例被决定为得到在形成外装绝缘部件70时所需的第二树脂的流动性。在本实施方式中，外装绝缘部件70形成为包围电容元件20整体。并且，在本实施方式中，外装绝缘部件70进一步包围间隔件50和离子俘获部件60，覆盖基板40的表面的一部分以及阳极端子42的一部分和阴极端子44的一部分。但是，外装绝缘部件70可以形成为使离子俘获部件60的一部分露出到外部。
如上所述，在本实施方式的固态电解电容器10中，离子俘获部件60对阳极引线24的引出部26的至少一部分进行全周覆盖。因此，无论是在由于热膨胀系数的差异而在阳极引线24的引出部26与其周围的树脂(第一树脂62和外装绝缘部件70)之间产生间隙的情况下，还是在水分进入该间隙并且金属离子由间隔件50或阳极端子42溶出的情况下，该金属离子在到达固态电解质层32或阴极层30之前，由包含在离子俘获部件60中的离子俘获剂64俘获。因此，抑制了金属离子到达阴极层30、收取电子并作为金属析出。并且，还能够抑制金属离子对固态电解质层32脱掺杂的促进作用。由此，可以防止短路或电容降低。具体地，进行高温高湿试验(在85℃、85％RH的环境下施加额定电压，放置160小时)的结果是，在不具备离子俘获部件60的固态电解电容器(比较例1)中短路发生率为80％，而本实施方式的固态电解电容器为0％。并且，在本实施方式的固态电解电容器10中，可以抑制形成外装绝缘部件70时的流动性降低，在外装绝缘部件70与基板40之间得到高固着强度。具体地，在专利文献1中公开的具备掩模层(硅层)的固态电解电容器(比较例2)中，基板40与外装绝缘部件70之间的固着强度为5N，而在本实施方式的固态电解电容器中为15N。
以上，通过实施方式对本发明进行了具体说明，然而本发明不限于此，能够进行各种变形、变更。例如，作为构成阳极体22和阳极引线24的材料，也可以使用除了钽以外的阀金属或其导电性氧化物。并且，阳极体22和阳极引线24优选由相同材料构成，然而也可以使用不同材料构成。并且，如图2所示的固态电解电容器10A或图3所示的固态电解电容器10B那样，也可以构成为不具有基板40。在该情况下，尽管没有特别限定，然而作为阳极端子42A或42B和阴极端子44A或44B，可以使用通过电镀将镍层和锡层重叠在铜框架上所得到的部件等。
以上对本发明的最佳实施方式作了说明，但是，很显然，对本领域技术人员而言，能够在不偏离本发明的精神的范围内对实施方式进行变形，这样的实施方式属于本发明的范围。
Claims (7)
1.一种固态电解电容器，其具备电容元件、阳极端子、阴极端子、离子俘获部件和外装绝缘部件，其中，
所述电容元件具有：阳极体、从所述阳极体的内侧向外侧延伸的阳极引线、电介质层和包括固态电解质层的阴极层，
所述电介质层位于所述阳极体与所述固态电解质层之间，
所述阳极引线具有向所述阳极体的外侧突出的引出部，
所述引出部的至少一部分由所述电介质层覆盖，
所述固态电解质层在所述引出部的根部附近具有缘部，
所述阳极端子在远离所述根部的位置与所述引出部连接，
所述阴极端子与所述阴极层连接，
所述离子俘获部件由第一树脂和分散配置在所述第一树脂中的离子俘获剂构成，
在所述固态电解质层的缘部与所述阳极端子之间，所述离子俘获部件直接或隔着所述电介质层对所述引出部的至少一部分进行全周覆盖，
所述外装绝缘部件由与所述第一树脂之间亲和性高的第二树脂构成，
所述外装绝缘部件包围所述电容元件并覆盖所述离子俘获部件的至少一部分，而且覆盖所述阳极端子的一部分和所述阴极端子的一部分。
2.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
所述离子俘获部件被设置在所述固态电解质层的所述缘部与所述阳极端子之间以遮断可能沿所述电容元件的表面形成的金属离子的通过路径。
3.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
所述离子俘获部件包覆所述引出部的一部分、即比所述固态电解质层的所述缘部更靠前端侧的整个部分。
4.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
所述离子俘获部件具有1wt％至20wt％的所述离子俘获剂。
5.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
所述离子俘获剂包括阴离子俘获剂。
6.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
所述离子俘获剂包括阳离子俘获剂。
7.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，
还具备用于对所述引出部和所述阳极端子进行电连接的连接部件，所述离子俘获部件覆盖所述连接部件。
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