CN108701547A - 固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

固体电解电容器具备电容器元件，所述电容器元件具有：阳极箔，具有表面被蚀刻的第1部分、和第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分；电介质层，形成于阳极箔的第1部分的表面；固体电解质层，形成于电介质层的表面；和阴极引出层，形成于固体电解质层的表面的一部分。第1部分与第2部分的边界部以及该边界部的附近还有阴极引出层的端部以及固体电解质层的端部被绝缘性的保护层覆盖。

Description

固体电解电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及使用了表面的一部分被蚀刻的阳极箔的固体电解电容器及其制造方法。

背景技术

在固体电解电容器中，作为电容器元件的阳极箔，使用包含阀作用金属的金属箔。为了使电容器元件的容量增加，对金属箔的表面的全部或者一部分实施蚀刻。例如，专利文献1公开了在金属箔的表面的一部分形成基于树脂的被膜来作为遮蔽部件，对金属箔的主面的未形成被膜的部分进行蚀刻。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2004-319795号公报

发明内容

这里，图5中表示包含表面的一部分被蚀刻的阳极箔的电容器元件50。电容器元件50具备：具有表面被蚀刻的第1部分10E以及第1部分10E以外的表面未被蚀刻的第2部分10N的阳极箔10、依次形成于第1部分10E的表面的电介质层(未图示)、固体电解质层23以及阴极引出层24。在第1部分10E，在第1部分10E的厚度方向，依次配置蚀刻部E、未蚀刻部N以及蚀刻部E。

由于第1部分10E的未蚀刻部N的厚度比第2部分10N的厚度小，因此第2部分10N与第1部分10E的未蚀刻部N的边界部、即第1部分10E与第2部分10N的边界部B对于来自外部的应力较弱。因此，在使用电容器元件50来制造固体电解电容器时，若向阳极箔10中的第1部分10E与第2部分10N的边界部B的附近施加应力，则在该边界B的附近容易产生裂缝，阳极箔10容易损伤。其结果，难以得到具备稳定的品质的电容器。

本发明的目的在于，提供一种在使用包含表面的一部分被蚀刻的阳极箔的电容器元件的情况下，可靠性较高的固体电解电容器及其制造方法。

本发明的一方面涉及一种固体电解电容器，该固体电解电容器具备电容器元件，所述电容器元件具有：阳极箔，具有表面被蚀刻的第1部分、和所述第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分；电介质层，形成于所述阳极箔的所述第1部分的表面；固体电解质层，形成于所述电介质层的表面的至少一部分；和阴极引出层，形成于所述固体电解质层的表面的至少一部分，

所述第1部分与所述第2部分的边界部以及所述边界部的附近还有所述阴极引出层的端部以及所述固体电解质层的端部被绝缘性的保护层覆盖。

本发明的其它的一方面涉及一种固体电解电容器的制造方法，该固体电解电容器的制造方法包含：第1工序，准备具有表面被蚀刻的第1部分、和所述第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分的阳极箔；第2工序，在所述阳极箔的所述第1部分的表面形成电介质层；第3工序，在所述电介质层的表面的至少一部分形成固体电解质层；第4工序，在所述固体电解质层的表面的至少一部分形成阴极引出层，得到中间体；和第5工序，利用绝缘性的保护层来覆盖所述中间体的所述第1部分与所述第2部分的边界部以及所述边界部的附近还有所述阴极引出层的端部以及所述固体电解质层的端部。

根据本发明，能够提供一种在使用包含表面的一部分被蚀刻的阳极箔的电容器元件的情况下可靠性较高的固体电解电容器及其制造方法。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的固体电解电容器中使用的电容器元件的一个例子的剖视图。

图2是示意性地表示本发明的固体电解电容器中使用的阳极箔的一个例子的第1部分与第2部分的边界部以及其附近的剖视图。

图3是示意性地表示本发明的固体电解电容器中使用的电容器元件的另一个例子的剖视图。

图4是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的固体电解电容器的剖视图。

图5是示意性地表示现有的固体电解电容器中使用的电容器元件的剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1来对本发明所涉及的固体电解电容器进行说明，但本发明并不限定于此。

本发明所涉及的固体电解电容器具备包含表面的一部分被蚀刻的阳极箔的电容器元件。即，如图1所示，本发明所涉及的固体电解电容器中使用的电容器元件20具有：具有表面被蚀刻的第1部分10E和第1部分10E以外的表面未被蚀刻的第2部分10N的阳极箔10、形成于阳极箔10的第1部分10E的表面的电介质层(未图示)、形成于电介质层的表面的至少一部分的固体电解质层23、形成于固体电解质层23的表面的一部分的阴极引出层24。在第1部分10E，在第1部分10E的厚度方向，依次配置蚀刻部E、未蚀刻部N以及蚀刻部E。

由于第2部分10N未被蚀刻，因此在第2部分10N，具有保持比第1部分10E高的机械性强度的优点。

此外，第2部分10N例如被用于与阳极端子的接合。在使用多个电容器元件来构成固体电解电容器的情况下，多个电容器元件的第2部分10N彼此被连接。由于第2部分10N具有美观的平滑面并且难以被压缩，因此具有容易通过焊接等来与阳极端子或者其他电容器元件的第2部分10N稳固地紧贴的优点。

进一步地，由于第2部分10N未被蚀刻，因此具有难以产生固体电解质的成分从第1部分10E的蚀刻部E向第2部分10N的攀爬的优点。

另一方面，由于第1部分10E的未蚀刻部N的厚度比第2部分10N的厚度小，因此第2部分10N与第1部分10E的未蚀刻部N的边界部、即第1部分10E与第2部分10N的边界部B具有对于来自外部的应力较弱的缺点。

与此相对地，本发明所涉及的固体电解电容器通过利用绝缘性的保护层25来覆盖阳极箔10中的第1部分10E与第2部分10N的边界部B以及该边界部B的附近还有阴极引出层24的端部以及固体电解质层23的端部，从而消除上述缺点。此时，从阴极引出层24露出的固体电解质层23的端部(露出部分)也被绝缘性的保护层25覆盖。

通过利用绝缘性的保护层25来覆盖边界部B以及该边界部B的附近，能够充分地保护并加强边界部B附近。因此，在使用电容器元件20来制造固体电解电容器时，能够防止在阳极箔10中的第1部分10E与第2部分10N的边界部B的附近产生裂缝、阳极箔10损伤。其结果，能够得到具备稳定的品质的电容器元件，能够提高固体电解电容器的可靠性。

阴极引出层24通过将规定的阴极糊膏(后述的碳糊膏、银糊膏)涂敷于固体电解质层23的表面并进行干燥来形成。为了使得涂敷于固体电解质层23的表面的阴极糊膏不与阳极箔10、电介质层接触而产生内部短路，也可以与固体电解质层23的表面的端部离开一定的距离，在比固体电解质层23的表面的端部更靠第1部分侧的规定的区域涂敷阴极糊膏。在该情况下，阴极引出层24未形成于固体电解质层23的表面整体，固体电解质层23的表面的一部分(端部)从阴极引出层24露出。

通过利用绝缘性的保护层25来覆盖从阴极引出层24露出的固体电解质层23的端部，与边界部B附近的加强效果同时地，也能够得到抑制与固体电解质层的水分的接触或者氧化所导致的劣化的效果。

为了利用绝缘性的保护层来可靠地覆盖从阴极引出层24露出的固体电解质层23的端部的整体，如图1所示，要求固体电解质层23的端部、还有与固体电解质层23的端部相邻的阴极引出层24的端部以及第2部分10N的端部被保护层25覆盖。

通过利用保护层25来覆盖从阴极引出层24露出的固体电解质层23的端部还有与固体电解质层23的端部相邻的阴极引出层24的端部以及第2部分10N的端部，能够可靠地防止阴极引出层24与阳极箔10的第2部分10N以及电介质层之间的电接触所导致的内部短路的产生。

如图2所示，在第1部分10E具有蚀刻深度从第1部分10E与第2部分10N的边界部B起逐渐变深的倾斜部S的情况下，优选被保护层25覆盖的边界部B的附近包含倾斜部S。通过设置上述的倾斜部S，能够抑制阳极箔10中的边界部B附近的机械性强度的降低。通过利用保护层来覆盖边界部B以及包含倾斜部S的边界部B的附近，能够进一步加强边界部B附近。

从将第2部分10N以及电介质层与阴极引出层24之间可靠地绝缘的观点出发，优选保护层25包含绝缘性树脂。

从电绝缘性、阳极箔10的边界部B的加强以及固体电解质层23的劣化的抑制的观点出发，优选绝缘性树脂包含从环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、不饱和聚酯等选择的至少一个。

优选保护层25的厚度为0.1μm以上且10μm以下。若保护层25的厚度为0.1μm以上，则能够可靠地保护并加强包含阳极箔10的边界部B的被保护层25覆盖的区域。若保护层25的厚度为10μm以下，则在使用多个电容器元件来构成固体电解电容器的情况下，能够美观地层叠电容器元件，能够确保针对固体电解电容器的制造的较高的可靠性。

电介质层例如通过利用化学转化处理等来使第1部分10E的蚀刻部E的表面阳极氧化而形成，包含阳极箔的氧化被膜。阳极氧化能够通过公知的方法来进行。另外，电介质层的形成方法并不限定于此，只要能够在蚀刻部E的表面形成作为电介质而发挥作用的绝缘性的层即可。

固体电解质层23例如包含锰化合物、导电性高分子。作为导电性高分子，例如举例聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或者这些的衍生物。

阴极引出层24被用于与未图示的阴极端子的连接。阴极引出层24例如具有：形成于固体电解质层23的表面的一部分的碳层、形成于碳层的表面的金属(例如，银)糊膏层(均未图示)。

碳层具有包含石墨等导电性碳材料的组成物。金属糊膏层例如具有包含银粒子和树脂的组成物。另外，阴极引出层24的构成并不仅限于此。阴极引出层24具有集电功能即可。

[固体电解电容器的制造方法]

本发明所涉及的固体电解电容器的制造方法包含以下工序：第1工序，准备具有表面被蚀刻的第1部分和第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分的阳极箔；第2工序，在阳极箔的第1部分的表面形成电介质层；第3工序，在电介质层的表面的至少一部分形成固体电解质层；第4工序，在固体电解质层的表面的至少一部分形成阴极引出层来得到中间体；和第5工序，通过绝缘性的保护层来覆盖中间体的第1部分与第2部分的边界部以及该边界部的附近还有阴极引出层的端部以及固体电解质层的端部。通过第5工序，从阴极引出层露出的固体电解质层的露出部(端部)被绝缘性的保护层覆盖。

第1工序例如包含准备金属箔、在金属箔的表面的一部分配置遮蔽部件之后、进行规定的蚀刻处理的工序。作为蚀刻处理，使用公知的手法即可，例如举例电解蚀刻。

金属箔包含阀作用金属。阀作用金属例如举例：钛、钽、铝以及铌。可以单独使用这些，也可以将2种以上组合使用。金属箔也可以按合金或者金属间化合物的形态包含阀作用金属。金属箔的厚度例如是15～300μm。

作为在金属箔的表面的一部分配置遮蔽部件(后述的第1保护层45a)的方法，例如举例：在金属箔表面的遮蔽的部分涂敷包含绝缘性树脂的溶液并形成涂膜之后将涂膜干燥的方法、或者将表面具有粘着层的遮蔽部件贴附于金属箔表面的遮蔽的部分的方法。

遮蔽部件并不被特别限定，可以是树脂等的绝缘体，也可以是包含导电性材料的导电体。

在遮蔽部件是绝缘体的情况下，使用热固化性树脂或者热塑性树脂即可。作为热固化性树脂，能够示例聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺等。作为热塑性树脂，能够示例丙烯酸树脂、聚酯等。

在遮蔽部件是导电体的情况下，作为遮蔽部件中包含的导电性材料，并不被特别限定，能够示例上述的阀作用金属、银、铜、铁、镍、金、铂、钯等金属、石墨、炭黑等的碳材料、以及导电性高分子等。

图2示意性地表示使用导电体来作为遮蔽部件、且表面的一部分被电解蚀刻的阳极箔10的剖面的一部分。如图2所示，在表面的一部分被电解蚀刻的阳极箔10，形成具有倾斜部S的蚀刻部E，该倾斜部S以被遮蔽部件覆盖的区域(第2部分10N的表面)与未被覆盖的区域(第1部分10E的表面)的边界部B附近为起点，在厚度方向逐渐变深。通过具有倾斜部S，能够抑制阳极箔10的边界部B附近的阳极箔10的机械性强度的降低。此时，从强度的观点出发，优选第1部分10E中的未蚀刻部N的厚度为2μm以上。第1部分10E中的蚀刻部E的深度d并不被特别限定。

在存在上述的倾斜部S的情况下，在第5工序中，优选利用绝缘性的保护层来覆盖第4工序中得到的中间体中的边界部B以及包含倾斜部S的边界部B的附近。由此，能够进一步加强阳极箔。

第2工序例如包含通过规定的化学转化处理等来使第1部分10E中的蚀刻部E的凹凸的表面阳极氧化的工序。基于化学转化处理等的阳极氧化使用公知的手法即可。另外，电介质层的形成方法并不限定于此，能够在蚀刻区域10E形成作为电介质而发挥作用的绝缘性的层即可。

第3工序例如包含在电介质层的表面对原料单体进行化学聚合以及/或者电解聚合的工序。原料单体例如包含聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或者这些的衍生物这种构成聚合物的材料。

或者，第3工序例如也可以包含将导电性高分子溶解的溶液或者导电性高分子分散的分散液涂敷于电介质层的表面之后并进行干燥的工序。作为导电性高分子，例如使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或者这些的衍生物。上述的溶液以及分散液也可以还包含锰化合物。

第4工序例如包含：在固体电解质层的表面的一部分形成碳层的工序、和在碳层的表面形成金属糊膏层的工序。碳层的形成工序例如包含将碳糊膏涂敷于固体电解质层的表面的一部分之后进行干燥的工序。金属糊膏层的形成工序例如包含将银糊膏涂敷于碳层的表面之后进行干燥的工序。

优选第5工序包含以下工序：在中间体的第1部分与第2部分的边界部以及该边界部的附近涂敷包含绝缘性树脂的溶液并形成涂膜之后、将涂膜干燥，以使得覆盖阴极引出层的端部以及固体电解质层的端部。

通过涂敷包含绝缘性树脂的溶液，能够容易地形成绝缘性的保护层。通过改变包含绝缘性树脂的溶液的涂敷量，能够容易地调整保护层的厚度。

优选在与固体电解质层的端部相邻的阴极引出层的端部以及第2部分的端部也涂敷包含绝缘性树脂的溶液，形成绝缘性的保护层。由此，能够利用绝缘性的保护层来可靠地覆盖固体电解质层的露出面的整体。此外，能够可靠地防止阴极引出层与第2部分10N以及电介质层之间的电接触所导致的内部短路的产生。

在上述的第1工序中，在遮蔽部件中使用树脂等的绝缘体的情况下，也可以在后面工序中不去除遮蔽部件，而作为绝缘性的保护层的一部分使用。

图3表示遮蔽部件中使用的绝缘体兼作为绝缘性的保护层的一部分的情况。图3是示意性地表示本发明所涉及的固体电解电容器中使用的电容器元件的另一个例子的剖视图。除了取代绝缘性的保护层25，配置覆盖第2部分10N的至少一部分的第1保护层45a以及覆盖第1保护层45a的至少一部分的第2保护层45b以外，图3所示的电容器元件40是与图1所示的电容器元件20相同的结构。

在该情况下，包含遮蔽部件中使用的绝缘体的第1保护层45a与第2保护层45b相配合，形成覆盖第1部分与第2部分的边界部B以及该边界部B的附近还有阴极引出层24的端部以及固体电解质层23的端部的绝缘性的保护层45。第1保护层45a以及第2保护层45b中使用能够用于上述的保护层25的绝缘性树脂即可。

例如通过涂敷包含绝缘性树脂的溶液，形成涂膜之后，将涂膜干燥，以使得在第1部分10E与第2部分10N的边界部B以及该边界部B的附近覆盖阴极引出层24的端部以及固体电解质层23的端部，来形成第2保护层45b。

为了利用绝缘性的保护层45来可靠地覆盖从阴极引出层24露出的固体电解质层23的端部的整体，如图3所示，固体电解质层23的端部还有与固体电解质层23的端部相邻的阴极引出层24的端部以及第1保护层45a的端部也被第2保护层45b覆盖。

[固体电解电容器]

图4是示意性地表示具备电容器元件20(20A～20C)的固体电解电容器30的剖视图。另外，在图4中，未图示绝缘性的保护层。在图4中，表示形成于第1部分10E的表面的电介质层22。层叠的多个电容器元件20A～20C相互并联连接。

以下，详细说明本发明所涉及的电容器30的结构。另外，虽然本实施方式的电容器30具备3个电容器元件，但使用的电容器元件的数量并不被限定。电容器30具备至少一个电容器元件。

电容器30具备：电容器元件20A～20C、将各电容器元件密封的外装体31、与阳极箔10的第2部分10N电连接的阳极端子32、和与阴极引出层24电连接的阴极端子33。这样的电容器30通过在任意的电容器元件20的规定的位置分别接合阳极端子32或者阴极端子33，利用外装体31来密封电容器元件20A～20C而被制造。

各电容器元件20例如作为未蚀刻区域的第2部分10N利用铆接部件34而被一体地铆接从而接合并相互电连接。电容器元件20彼此的接合方法并不限定于此，也可以通过激光焊接、电阻焊接来接合。

外装体31例如包含绝缘性的树脂形成。作为绝缘性的树脂，例如举例：环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、不饱和聚酯等。

阳极端子32与第2部分10N接合，与阳极箔10电连接。阳极端子32的材质具有导电性即可，不被特别限定。阳极端子32可以通过导电性粘合剂、焊料来与第2部分10N接合，也可以通过电阻焊接、激光焊接来与第2部分10N接合。

阴极端子33与阴极引出层24电连接。阴极端子33的材质也具有导电性即可，不被特别限定。阴极端子33例如经由上述的导电性粘合剂35来与阴极引出层24接合。

产业上的可利用性

由于本发明所涉及的固体电解电容器具备电容器元件优异的品质，因此能够利用于各种用途。

-符号说明-

10 阳极箔

20、20A～20C 电容器元件

22 电介质层

23 固体电解质层

24 阴极引出层

30 电容器

31 外装体

32 阳极端子

33 阴极端子

34 铆接部件

35 导电性粘合剂

Claims (7)

1.一种固体电解电容器，具备电容器元件，所述电容器元件具有：

阳极箔，具有表面被蚀刻的第1部分、和所述第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分；

电介质层，形成于所述阳极箔的所述第1部分的表面；

固体电解质层，形成于所述电介质层的表面的至少一部分；和

阴极引出层，形成于所述固体电解质层的表面的至少一部分，

所述第1部分与所述第2部分的边界部以及所述边界部的附近、与所述阴极引出层的端部以及所述固体电解质层的端部一起被绝缘性的保护层覆盖。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，

所述第1部分具有蚀刻深度从该第1部分与所述第2部分的边界部起逐渐变深的倾斜部，

被所述保护层覆盖的所述边界部的附近包含所述倾斜部。

3.根据权利要求1或者2所述的固体电解电容器，其中，

所述保护层的厚度为0.1～10μm。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的固体电解电容器，其中，

所述保护层包含绝缘性树脂。

5.根据权利要求4所述的固体电解电容器，其中，

所述绝缘性树脂包含从环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺以及不饱和聚酯中选择的至少一种。

6.一种固体电解电容器的制造方法，包含：

第1工序，准备具有表面被蚀刻的第1部分、和所述第1部分以外的表面未被蚀刻的第2部分的阳极箔；

第2工序，在所述阳极箔的所述第1部分的表面形成电介质层；

第3工序，在所述电介质层的表面的至少一部分形成固体电解质层；

第4工序，在所述固体电解质层的表面的至少一部分形成阴极引出层，得到中间体；和

第5工序，利用绝缘性的保护层来覆盖所述中间体中的所述第1部分与所述第2部分的边界部以及所述边界部的附近还有所述阴极引出层的端部以及所述固体电解质层的端部。

7.根据权利要求6所述的固体电解电容器的制造方法，其中，

所述第5工序包含以下工序：在所述第1部分与所述第2部分的边界部以及所述边界部的附近，以覆盖所述阴极引出层的端部以及所述固体电解质层的端部的方式涂敷包含绝缘性树脂的溶液，形成涂膜之后，使所述涂膜干燥。