CN109791844A - 固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明的固体电解电容器是层叠有多个单元的固体电解电容器，该单元具有：阀作用金属基体，在表面具有多孔质层；电介质层，形成在上述多孔质层的表面；和固体电解质层，设置在上述电介质层上，所述固体电解电容器的特征在于，在被层叠的单元之间存在导电体层，上述导电体层之中的至少一个包含金属箔，上述单元以及上述导电体层由外装树脂密封，上述阀作用金属基体的阳极部侧端面在固体电解电容器的一个端面与形成于外装树脂的表面的阳极外部电极直接连接，上述金属箔在固体电解电容器的另一个端面与形成于外装树脂的表面的阴极外部电极直接连接。

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
固体电解电容器具备电容器元件，该电容器元件具有：阀作用金属基体，由铝等的阀作用金属构成；电介质层，形成在该阀作用金属基体的表面；固体电解质层，形成在该电介质层的表面；和导电体层，形成在该固体电解质层的表面。在构成这样的固体电解电容器的电容器元件中，通过蚀刻对阀作用金属基体进行多孔质化乃至粗糙面化来增大表面积，并且通过氧化被膜来形成电介质层，从而能够获得小型且大电容的电容器。
以往的这种固体电解电容器的制造方法记载在下述的专利文献1中。
即，在专利文献1中公开了一种如下的固体电解电容器的制造方法，具有：制作电容器元件的工序，在表面形成有电介质氧化被膜层的阀作用金属箔所构成的阳极体的给定的位置设置绝缘部而分离为阳极电极部和阴极形成部，在该阴极形成部依次层叠形成导电性聚合物所构成的固体电解质层、碳层和银膏层所构成的阴极层，由此形成了阴极电极部；在阳极COM端子和阴极COM端子上层叠多片该电容器元件并进行接合的工序；将接合了该阳极COM端子和阴极COM端子的多片电容器元件配置在模制成型模具内，除阳极COM端子和阴极COM端子的一部分之外，被绝缘性的外装树脂一体地覆盖的工序；和通过将从该外装树脂露出的阳极COM端子和阴极COM端子的一部分分别沿着外装树脂折弯，由此在成为安装面的下表面配设阳极端子部和阴极端子部的工序。
在上述固体电解电容器的制造方法中，在层叠多片电容器元件来制作层叠体时，使用导电性粘接剂进行层叠，制作了层叠体。
此外，在如上述这样的以往的固体电解电容器中，阳极电极部和外部电极(阳极COM端子)的接合通过电阻焊接等的手段来进行，阴极电极部和外部电极(阴极COM端子)的接合通过使用导电性粘接剂等来进行。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-135427号公报
发明内容
发明要解决的课题
若是以往的固体电解电容器的构造，则为了形成阴极层而层叠固体电解质层、碳层以及银膏层这三层，进而在电容器元件的层叠时使用导电性粘接剂。在该构造中，需要由四种材料构成的四层的结构，期望构造简化。
此外，在上述的形态中经由导电性粘接剂层来接合阴极电极部和外部电极，因此存在等效串联电阻(ESR)会变大的问题。
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种具有简化的构造且能够减小ESR的固体电解电容器。
用于解决课题的手段
本发明的固体电解电容器是层叠有多个单元的固体电解电容器，该单元具有：阀作用金属基体，在表面具有多孔质层；电介质层，形成在上述多孔质层的表面；和固体电解质层，设置在上述电介质层上，所述固体电解电容器的特征在于，在被层叠的单元之间存在导电体层，上述导电体层之中的至少一个包含金属箔，上述单元以及上述导电体层由外装树脂密封，上述阀作用金属基体的阳极部侧端面在固体电解电容器的一个端面与形成于外装树脂的表面的阳极外部电极直接连接，上述金属箔在固体电解电容器的另一个端面与形成于外装树脂的表面的阴极外部电极直接连接。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，包含上述金属箔的导电体层由设置在上述固体电解质层上的碳层、和在表面未被进行涂碳的金属箔构成，上述金属箔与上述碳层直接相接。
此外，优选的是，包含上述金属箔的导电体层由设置在上述固体电解质层上的碳层、和在表面被进行了涂碳的金属箔构成，上述金属箔的被进行了涂碳的表面与上述碳层直接相接。
此外，优选的是，上述金属箔与上述碳层之间的接触电阻比上述碳层与上述固体电解质层之间的接触电阻小。
此外，优选的是，上述金属箔与上述碳层之间的接触电阻为5mΩ以上且351mΩ以下。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，包含上述金属箔的导电体层由设置在上述固体电解质层上的碳层、设置在上述碳层上的银层、和设置在上述银层上的金属箔构成。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，包含上述金属箔的导电体层仅由上述金属箔构成，上述金属箔与上述固体电解质层直接相接。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，上述金属箔是在表面被进行了涂碳的金属箔，上述金属箔的被进行了涂碳的表面与上述固体电解质层直接相接。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，包含上述金属箔的导电体层由设置在上述固体电解质层上的导电性粘接剂层、和设置在上述导电性粘接剂层上的金属箔构成。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，包含上述金属箔的导电体层由设置在上述固体电解质层上的碳层、设置在上述碳层上的导电性粘接剂层、和设置在上述导电性粘接剂层上的金属箔构成。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，存在于被层叠的单元之间的导电体层之中的多个导电体层包含上述金属箔。
此外，优选的是，存在于被层叠的单元之间的所有上述导电体层均包含上述金属箔。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，在上述金属箔的表面形成有粗糙化面。
此外，在本发明的固体电解电容器中，优选的是，在上述金属箔的表面形成有由锚涂剂构成的涂层。
此外，优选的是，上述金属箔的表面粗糙度Ra为30nm以上且1002nm以下。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，上述金属箔的厚度为6μm以上且100μm以下。
此外，优选的是，上述金属箔的厚度方向的电阻值为5mΩ以上且34mΩ以下。
此外，优选的是，上述金属箔由从铝、铜以及银所构成的组选择的至少一种金属构成。
此外，优选的是，在上述金属箔形成有至少一个贯通孔。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，在上述阀作用金属基体形成有为了分离阳极部以及阴极部而环设的由绝缘材料构成的绝缘层、和覆盖阀作用金属基体的阴极部侧侧面以及阴极部侧端面的由绝缘材料构成的绝缘部，设置有上述固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，在通过层叠多个上述单元而形成的层叠体的最下表面和最上表面，不存在上述金属箔。
发明效果
在本发明的固体电解电容器中，存在于被层叠的单元之间的导电体层之中的至少一个包含金属箔，该金属箔与形成于外装树脂的表面的外部电极(阴极外部电极)直接连接。此外，阀作用金属基体的阳极部侧端面也与形成于外装树脂的表面的外部电极(阳极外部电极)直接连接。
这样，由于能够将阴极部和阳极部直接连接于外部电极，因此无需对外部电极进行利用COM端子等的接合。
此外，作为导电体层无需四层的结构，因此能够提供被简化的构造的便宜的固体电解电容器。此外，通过将金属箔与外部电极直接连接，从而能够减小ESR。
附图说明
图1的(a)是示意性地表示构成本发明的固体电解电容器的单元的一例的剖视图，图1的(b)是示意性地表示在图1的(a)所示的单元的固体电解质层上设置了导电体层的状态的剖视图。图1的(c)是示意性地表示在图1的(a)所示的单元的固体电解质层上设置了导电体的状态的另一例的剖视图。
图2的(a)以及图2的(b)是示意性地表示本发明的固体电解电容器的一例的剖视图。
图3是示意性地表示本发明的固体电解电容器的另一例的剖视图。
图4的(a)是示意性地表示设置有固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围的构造的单元的一例的立体图，图4的(b)是图4的(a)的A-A线剖视图。
图5的(a)、图5的(b)、图5的(c)以及图5的(d)是示意性地表示固体电解电容器的制造方法中的各工序的剖视图。
图6是表示在实施例1以及比较例1涉及的固体电解电容器中单元或者固体电解电容器元件的层叠数与ESR的关系的曲线图。
图7是表示四边掩模构造的固体电解电容器的漏电流的测定结果的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明的固体电解电容器进行说明。
然而，本发明并不限定于以下的结构，在不变更本发明的主旨的范围内能够适当地变更来应用。另外，将以下记载的本发明的各个优选的结构组合两个以上也还是本发明。
[固体电解电容器]
本发明的固体电解电容器是层叠有多个单元的固体电解电容器，该单元具有：阀作用金属基体，在表面具有多孔质层；电介质层，形成在上述多孔质层的表面；和固体电解质层，设置在上述电介质层上，所述固体电解电容器的特征在于，在被层叠的单元之间存在导电体层，上述导电体层之中的至少一个包含金属箔，上述单元以及上述导电体层由外装树脂密封，上述阀作用金属基体的阳极部侧端面在固体电解电容器的一个端面与形成于外装树脂的表面的阳极外部电极直接连接，上述金属箔在固体电解电容器的另一个端面与形成于外装树脂的表面的阴极外部电极直接连接。
在本发明的固体电解电容器中，所谓导电体层，是指存在于单元之间的具有导电性的层。该导电体层可以是由一种具有导电性的物质构成的一层，也可以是由多种具有导电性的物质构成的两层以上的层。上述具有导电性的物质的层可以在对单元进行层叠之前预先形成于构成单元的固体电解质层的外侧。此外，也可以在对单元进行层叠之前与单元分别准备，在单元的层叠时配置于单元之间。
首先，对构成本发明的固体电解电容器的一个单元进行说明，然后，对层叠有多个上述单元的本发明的固体电解电容器进行说明。
构成本发明的固体电解电容器的一个单元具有：阀作用金属基体，在表面具有多孔质层；电介质层，形成在多孔质层的表面；和固体电解质层，设置在电介质层上。
图1的(a)是示意性地表示构成本发明的固体电解电容器的单元的一例的剖视图。
图1的(a)所示的单元10具备阀作用金属基体11、电介质层14、和固体电解质层15。阀作用金属基体11在中心具有金属芯部12，在表面具有蚀刻层等的多孔质层13。电介质层14形成在多孔质层13的表面。在阀作用金属基体11上，作为绝缘部而环设有给定宽度的绝缘层17，由绝缘层17分离了阳极部21和阴极部22。
电介质层14只要至少形成在阴极部22即可，也可以形成在阀作用金属基体11上的设置有绝缘层17的部分，还可以形成在阳极部21的一部分。此外，如下述那样，在制作固体电解电容器时，外部电极与绝缘层17相邻配置的情况下，阳极部21不从绝缘层17突出，阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a(参照图2的(a)以及图2的(b))从绝缘层17露出，直接与外部电极连接。
在本发明的固体电解电容器中，阀作用金属基体由示出所谓的阀作用的阀作用金属构成。作为阀作用金属，例如，可列举铝、钽、铌、钛、锆、镁、硅等的金属单体、或者包含这些金属的合金等。在这些中，作为阀作用金属基体，优选铝或者铝合金。
阀作用金属基体的形状没有特别限定，优选为平板状，更优选为箔状。此外，形成在阀作用金属基体的表面的多孔质层优选为蚀刻层。
在本发明的固体电解电容器中，电介质层优选由上述阀作用金属的氧化被膜构成。例如，在作为阀作用金属基体而使用铝箔的情况下，通过在包含硼酸、磷酸、己二酸、或者它们的钠盐、铵盐等的水溶液中进行阳极氧化，由此能够形成成为电介质层的氧化被膜。
在本发明的固体电解电容器中，为了可靠地分离阳极部和阴极部，优选设置有绝缘层。作为绝缘层的材料，例如，可列举聚苯砜(PPS)树脂、聚醚砜(PES)树脂、氰酸酯树脂、氟树脂(四氟乙烯、四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物等)、由可溶性聚酰亚胺硅氧烷和环氧树脂构成的组成物、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、以及它们的衍生物或者前体等的绝缘性树脂。
在本发明的固体电解电容器中，作为构成固体电解质层的材料，例如，可列举以吡咯类、噻吩类、苯胺类等为骨架的导电性高分子等。作为以噻吩类为骨架的导电性高分子，例如，可列举PEDOT[聚(3，4-乙烯二氧噻吩)]，也可以是使其与成为掺杂物的聚苯乙烯磺酸(PSS)复合化的PEDOT：PSS。
图1的(b)是示意性地表示在图1的(a)所示的单元的固体电解质层上设置了导电体层的状态的剖视图。
在图1的(b)中示出如下结构，即，导电体层16由设置在单元10的固体电解质层15上的碳层16a、和在表面未被进行涂碳的金属箔16b构成，金属箔16b与碳层16a直接相接。
通过层叠多个如图1的(b)所示那样的、在单元10设置有导电体层16的构成单位，从而单元被层叠多个，成为在被层叠的单元之间存在导电体层的本发明的固体电解电容器。
图1的(c)是示意性地表示在图1的(a)所示的单元的固体电解质层上设置了导电体层的状态的另一例的剖视图。
金属箔也可以为被进行了涂碳的金属箔。在该情况下，优选的是，包含金属箔的导电体层由设置在固体电解质层上的碳层、和在表面被进行了涂碳的金属箔构成，金属箔的被进行了涂碳的表面与碳层直接相接。
在图1的(c)中示出如下结构，即，具备在金属箔16b1的表面具有碳涂层16b2的、被进行了涂碳的金属箔16b3。
在图1的(c)中，导电体层16由设置在单元10的固体电解质层15上的碳层16a、设置在碳层16a上且具有碳涂层16b2的金属箔16b3构成，碳涂层16b2与碳层16a直接相接。
优选的是，被进行了涂碳的金属箔是在表面通过蒸渡法、溅射法、CVD法等涂敷了碳的金属箔。此外，优选的是，碳涂层设置在金属箔的单面或者两面。
通过层叠多个如图1的(c)所示那样的、在单元10设置有导电体层16的构成单位，从而单元被层叠多个，成为在被层叠的单元之间存在导电体层的本发明的固体电解电容器。
图2的(a)以及图2的(b)是示意性地表示本发明的固体电解电容器的一例的剖视图。
在图2的(a)所示的本发明的固体电解电容器1中，图1所示的单元10被层叠多个，在被层叠的单元10之间，作为导电体层16而存在碳层16a和金属箔16b。此外，单元10由外装树脂31密封，但阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a从绝缘层17露出，与形成于固体电解电容器1的一个端面的阳极外部电极32直接连接。另一方面，金属箔16b的端部从单元10的阴极部侧端面10b突出并且从外装树脂31露出，与形成于外装树脂31的表面(固体电解电容器1的另一个端面)的阴极外部电极33直接连接。
另外，在层叠于最下方的单元10的下侧，也设置了作为导电体层的金属箔16b。
在图2的(b)中示出将图2的(a)所示的固体电解电容器1中的导电体层16的结构变更成如图1的(c)所示具备被进行了涂碳的金属箔16b3的结构而得到的结构的固体电解电容器1′。图2的(b)所示的固体电解电容器1′除了导电体层16的结构不同之外，具有与图2的(a)所示的固体电解电容器1同样的结构。
在本发明的固体电解电容器中，如图2的(a)以及图2的(b)所示的固体电解电容器那样，单元以及导电体层由外装树脂密封，阀作用金属基体的阳极部侧端面以及金属箔分别与形成于外装树脂的表面的外部电极直接连接。
若阀作用金属基体的阳极部侧端面以及金属箔分别与形成于外装树脂的表面的外部电极直接连接，则能够降低ESR。
在本发明的固体电解电容器中，在构成单元的各固体电解质层之间存在导电体层。
在图2的(a)以及图2的(b)所示的固体电解电容器中，导电体层由设置在相邻的单元各自的固体电解质层上的碳层、和配置为被两层碳层夹着的金属箔构成，但作为导电体层的优选结构，可考虑各种结构。以下，对其形态进行列举。
图2的(a)以及图2的(b)所示的形态为下述(a)。
另外，各形态(a)～(d)中的金属箔可以为被进行了涂碳的金属箔。
(a)包含金属箔的导电体层由碳层和金属箔构成。
在该情况下，在相邻的单元各自的固体电解质层上设置碳层，存在金属箔以使得被两层碳层夹着。
若导电体层由碳层和金属箔构成，则能够省略在以往的固体电解电容器中设置的银层和导电性粘接剂层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
(b)包含金属箔的导电体层由碳层、银层和金属箔构成。
在该情况下，在相邻的单元各自的固体电解质层上设置碳层，在各自的碳层上设置银层，存在金属箔以使得被两层银层夹着。
若导电体层由碳层、银层和金属箔构成，则能够省略在以往的固体电解电容器中设置的导电性粘接剂层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
(c)包含金属箔的导电体层由银层和金属箔构成。
在该情况下，在相邻的单元各自的固体电解质层上仅设置银层，存在金属箔以使得被两层银层夹着。
若导电体层由银层和金属箔构成，则能够省略在以往的固体电解电容器中设置的碳层以及导电性粘接剂层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
(d)包含金属箔的导电体层仅由金属箔构成，金属箔与固体电解质层直接相接。
在该情况下，在相邻的单元的固体电解质层上，碳层、银层和导电性粘接剂层均未设置，存在金属箔以使得被两层固体电解质层夹着。
若导电体层仅由金属箔构成，则能够大幅降低ESR，并且能够省略在以往的固体电解电容器中设置的碳层、银层和导电性粘接剂层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
以下，利用附图来说明该形态(d)。
图3是示意性地表示本发明的固体电解电容器的另一例的剖视图。
在图3所示的本发明的固体电解电容器2中，单元40被层叠多个。
单元40与单元10同样地具备阀作用金属基体11、电介质层14、固体电解质层15、绝缘层17。
在各个单元40之间，作为导电体层16仅存在金属箔16b，在金属箔16b的两侧不存在碳层。此外，被层叠的多个单元40由外装树脂31密封，但阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a从绝缘层17露出，与形成于固体电解电容器2的一个端面的阳极外部电极32直接连接。另一方面，金属箔16b的端部从单元40的阴极部侧端面40b突出并且从外装树脂31露出，与形成于外装树脂31的表面(固体电解电容器2的另一个端面)的阴极外部电极33直接连接。
在图3所示的固体电解电容器2中，各个阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a以及金属箔16b分别与在固体电解电容器2的两端面形成的阳极外部电极32以及阴极外部电极33直接连接，因此能够降低ESR。此外，由于能够省略在以往的固体电解电容器中使用的碳层、银层和导电性粘接剂层，因此构造变得简单，能够使固体电解电容器的价格变得便宜。
在作为导电体层仅使用金属箔的情况下，优选的是，金属箔是在表面通过蒸渡法、溅射法、CVD法等涂敷了碳的金属箔，金属箔的被进行了涂碳的表面与固体电解质层直接相接。通过利用被进行了涂碳的表面，从而仅利用金属箔就能够发挥与在固体电解质层上设置有碳层的情况同样的特性。
上述(a)～(d)所示的形态为包含金属箔的导电体层不含导电性粘接剂层的形态，但包含金属箔的导电体层也可以包含导电性粘接剂层。
例如，可列举如下的形态。
(e)包含金属箔的导电体层由导电性粘接剂层和金属箔构成。
在该情况下，在相邻的单元各自的固体电解质层上设置导电性粘接剂层，存在金属箔以使得被两层导电性粘接剂层夹着。
若导电体层由导电性粘接剂层和金属箔构成，则能够省略在以往的固体电解电容器中设置的碳层以及银层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
(f)包含金属箔的导电体层由碳层、导电性粘接剂层和金属箔构成。
在该情况下，在相邻的单元各自的固体电解质层上设置碳层，在各个碳层上设置导电性粘接剂层，存在金属箔以使得被两层导电性粘接剂层夹着。
若导电体层由碳层、导电性粘接剂层和金属箔构成，则能够省略在以往的固体电解电容器中设置的银层。因而，能够提供具有更简化的构造的便宜的固体电解电容器。
在上述(a)～(f)形态中，金属箔的两侧的结构相同，但也可以为如下的形态。
(g)夹着金属箔的一个面的导电体层的结构和另一个面的导电体层的结构不同。
例如，可列举如下的形态，即，在金属箔的一个面，在固体电解质层上形成碳层，在另一个面，在固体电解质层上形成碳层以及银层。
(h)在夹着金属箔的一个面，不存在构成导电体层的其他材料的层。
例如，列举如下的形态，即，在金属箔的一个面，在固体电解质上形成碳层，在另一个面，固体电解质层和金属箔直接相接。
此外，在本发明的固体电解电容器中，导电体层之中的至少一个导电体层包含金属箔。在本发明的固体电解电容器中，可以形成有不含金属箔的导电体层，但优选存在于被层叠的单元之间的导电体层之中的多个导电体层包含金属箔。
若多个导电体层包含金属箔，则存在多个能够与外部电极直接连接的金属箔，因此变得容易降低ESR。
在本发明的固体电解电容器中，更优选的是，存在于被层叠的单元之间的所有导电体层均包含金属箔。
若所有导电体层均包含金属箔，则单元能够经由金属箔而与外部电极直接连接，因此能够大幅降低ESR。
此外，优选的是，“金属箔-与金属箔接触的导电体层的构成要素间”的接触电阻比“固体电解质层-与固体电解质层接触的导电体层的构成要素间”的接触电阻小。
例如，在“(a)包含金属箔的导电体层由碳层和金属箔构成。”的情况下，优选的是，金属箔与碳层之间的接触电阻比碳层与固体电解质层之间的接触电阻小。
在这种情况下，“金属箔-与金属箔接触的导电体层的构成要素间”的接触电阻不会大幅变动，因此通过减小金属箔和与金属箔接触的导电体层的构成要素间的接触电阻，从而结果能够减小固体电解电容器的ESR。
此外，在上述(a)形态下，优选金属箔与碳层之间的接触电阻为5mΩ以上且351mΩ以下。此外，更优选为5mΩ以上且34mΩ以下。
若金属箔与碳层之间的接触电阻为5mΩ以上且351mΩ以下，则与以往的固体电解电容器相比能够降低ESR。
此外，在本发明的固体电解电容器中，将金属箔与碳层之间的接触电阻设为小于5mΩ，在技术上比较难，另一方面，若金属箔与碳层之间的接触电阻超过351mΩ，则ESR的值会急剧增加。
此外，优选在金属箔的表面形成有粗糙化面。
若在金属箔的表面形成有粗糙化面，则可改善金属箔与其他导电体层、固体电解质层的密接性，能够使接触电阻下降，结果能够降低ESR。
粗糙化面的形成方法没有特别限定，可以通过蚀刻等来形成粗糙化面。
此外，也可以在金属箔的表面形成有由锚涂剂构成的涂层。
若在金属箔的表面形成有由锚涂剂构成的涂层，则可改善金属箔与其他导电体层、固体电解质层的密接性，能够使接触电阻下降。
此外，金属箔的表面粗糙度Ra优选为30nm以上且1002nm以下。金属箔的表面粗糙度Ra能够通过AFM(原子间力显微镜)来测定。
若金属箔的表面粗糙度Ra为30nm以上且1002nm以下，则接触电阻下降，能够降低ESR。
若金属箔的表面粗糙度Ra小于30nm，则金属箔的表面变得过于平坦，因此金属箔与其他层的密接性变弱，金属箔与其他层的接触电阻变大。另一方面，即便金属箔的表面粗糙度Ra超过1002nm，金属箔的表面粗糙度也变得过大，金属箔与其他层的接触电阻也会变大。
此外，金属箔的厚度优选为6μm以上且100μm以下。
若金属箔的厚度为6μm以上且100μm以下，则能够降低ESR。若金属箔的厚度小于6μm，则电阻值增大，ESR会变大。另一方面，若上述金属箔的厚度超过100μm，则固体电解电容器的厚度变得过厚，不优选。
此外，金属箔的厚度方向的电阻值优选为5mΩ以上且34mΩ以下。若金属箔的电阻值为5mΩ以上且34mΩ以下，则能够降低ESR。若要得到电阻值小于5mΩ的金属箔，则金属箔的价格变得过高，成为固体电解电容器的价格上升的原因。另一方面，若金属箔的电阻值超过34mΩ，则ESR会增大。
此外，优选金属箔是从由铝、铜、银、钛以及以这些金属为主成分的合金构成的组选择的至少一种。
若金属箔由从铝、铜以及银所构成的组选择的至少一种金属构成，则能够降低金属箔的电阻值，能够降低ESR。
此外，如上述形态(d)中说明的那样，也可以为被进行了涂碳的箔。
此外，优选在至少一个金属箔形成有至少一个贯通孔。若在金属箔形成有贯通孔，则接触面接增加，因此能够降低ESR。
作为贯通孔的大小，优选其直径为30μm以上且250μm以下。若将贯通孔的大小设为上述范围，则能够进一步降低ESR。
此外，优选贯通孔的形成密度(形成数)高，具体而言，优选为金属箔的面积的50％以上且75％以下。
金属箔与所谓的“金属膜”不同，具有张力，因此能够从单元向外引出并与外部电极连接。
此外，金属箔从厚度、强度(杨氏模量)的观点出发与所谓的“金属引线”也具有不同的特性。
在本发明的固体电解电容器中，优选在通过层叠多个单元而形成的层叠体的最下表面和最上表面不存在金属箔。
若在固体电解电容器中在层叠体的最下表面和最上表面不存在金属箔，则能够减少金属箔的数量，能够做成便宜的固体电解电容器。
在本发明的固体电解电容器中，单元的层叠体由外装树脂密封，作为外装树脂的材质，例如可列举环氧树脂等。
在本发明的固体电解电容器中，优选的是，在阀作用金属基体形成有为了分离阳极部以及阴极部而环设的由绝缘材料构成的绝缘层、和覆盖阀作用金属基体的阴极部侧侧面以及阴极部侧端面的由绝缘材料构成的绝缘部，设置有固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围。
图4的(a)是示意性地表示设置有固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围的构造的单元的一例的立体图，图4的(b)是图4的(a)的A-A线剖视图。
在图4的(a)中示出在构成单元50的阀作用金属基体11上环设的由绝缘材料构成的绝缘层17。阳极部21和阴极部22被绝缘层17绝缘而被分离。
阀作用金属基体11的阴极部侧侧面11c被由绝缘材料构成的侧面掩模部18覆盖，阀作用金属基体11的阴极部侧端面11b也被端面掩模部19覆盖。
侧面掩模部18以及端面掩模部19为绝缘部。
绝缘层17、侧面掩模部18以及端面掩模部19由绝缘材料构成。
此外，在图4的(a)中示出在阀作用金属基体11的主面上被绝缘材料包围的部分设置的固体电解质层15。
另外，在图4的(a)中阀作用金属基体11的阴极部侧端面11b以及阴极部侧侧面11c为不能直接看到的部位，因此分别图示为处于端面掩模部19以及侧面掩模部18的里面的层。
在图4的(b)中示出图4的(a)所示的单元50的结构。
在图4的(b)中明示了阀作用金属基体11的阴极部侧端面11b被端面掩模部19覆盖。此外，在阀作用金属基体11的阴极部侧端面11b，端面掩模部19覆盖阀作用金属基体11的表面和背面的主面的一部分，固体电解质层15不引绕至阀作用金属基体11的阴极部侧端面11b。
在图4的(b)的剖视图中虽然未示出，但在阀作用金属基体11的侧面，侧面掩模部18也覆盖阀作用金属基体11的表面和背面的主面的一部分，固体电解质层15也不引绕至阀作用金属基体11的阴极部侧侧面11c。
若使用这种构造的单元来制作固体电解电容器，则能够抑制LC不良(漏电流增加的不良模式)。
[固体电解电容器的制造方法]
以下，对本发明的固体电解电容器的制造方法进行说明。
本发明的固体电解电容器优选如以下那样制造。
图5的(a)、图5的(b)、图5的(c)以及图5的(d)是示意性地表示固体电解电容器的制造方法中的各工序的剖视图。
基于图5的(a)、图5的(b)、图5的(c)以及图5的(d)来说明本发明的固体电解电容器的制造方法的一例。
首先，准备图5的(a)所示的单元10。
最初，准备在中心具有金属芯部12并在表面具有蚀刻层等多孔质层13的阀作用金属基体11。关于阀作用金属基体11，如在[固体电解电容器]中说明过的那样。阀作用金属基体11具有：成为阳极部的部分即阳极电极部、形成阴极部的部分即阴极部形成部、和形成将阳极部以及阴极部分离的绝缘层的部分即绝缘层形成部。
其次，在阀作用金属基体11之中的至少阴极部形成部的表面的多孔质层的表面，形成由氧化被膜构成的电介质层14。氧化被膜通过对阀作用金属基体11的表面进行阳极氧化处理(也称为化成处理)而形成在多孔质层的表面。
此外，作为在多孔质层的表面形成有电介质层的阀作用金属基体，也优选使用预先被进行了化成处理的化成箔。
此外，在阀作用金属基体11的绝缘层形成部的表面形成绝缘层17。作为绝缘层17的材料，能够使用在[固体电解电容器]中说明过的材料。绝缘层17是将绝缘性树脂等的材料涂布于绝缘层形成部的表面并通过加热等使其固化或硬化而形成的。另外，绝缘层17的形成也可以在形成电介质层14之前进行。
然后，在电介质层14上设置固体电解质层15。在上述的本发明的固体电解电容器中，虽然未说明，但作为固体电解质层优选在形成了对电介质层的细孔进行填充的内层之后形成覆盖电介质层的外层。
作为形成固体电解质层15的内层的方法，例如可列举使电介质层含浸包含导电性聚合物的液体的方法。
作为使电介质层含浸包含导电性聚合物的液体的方法，可列举使阀作用金属基体含浸导电性聚合物液的方法、在使阀作用金属基体含浸包含导电性单体的液体之后使导电性聚合物化学聚合的方法等。
在形成固体电解质层的外层时，优选在电介质层上赋予导电性聚合物配合液。赋予导电性聚合物配合液的方法没有特别限定，例如可列举浸渍法、静电涂装法、喷涂法、刷涂法、丝网印刷法、凹版印刷法、旋涂法、滴镀法、喷墨印刷法等。
通过上述方法在阀作用金属基体11的多孔质层13的表面形成电介质层14且在电介质层14上设置有固体电解质层15的结构构成一个单元10。
其次，如图5的(b)所示，在固体电解质层15上设置碳层16a以及金属箔16b作为导电体层16。
在本发明的固体电解电容器的制造方法中，可以取代碳层而设置银层，也可以除了碳层之外还在碳层上设置银层。
此外，在碳层和银层均未设置地对单元进行层叠时，也可以只是在单元间插入金属箔。
碳层以及银层例如能够通过涂布包含粘合剂的碳膏以及银膏来设置。
在设置金属箔的情况下，优选位于金属箔的下方的层以具有粘性的状态载置金属箔。干燥之前的碳膏、银膏、固体电解质层为具有粘性的状态，适于直接载置金属箔。
在使作为位于金属箔的下方的层的碳层、银层或者固体电解质层干燥的情况下，不易使金属箔粘接，因此优选在设置了导电性粘接剂层之后载置金属箔。
其次，如图5的(c)所示，对具有导电体层16的该单元进行层叠。
在层叠时，可以制作多个如图5的(b)所示在碳层16a上载置有金属箔16b的状态的构成单位，并对其进行层叠。
此外，在具有碳层16a等的导电体层16的一部分且不具有金属箔的单元上载置金属箔16b，在其上载置具有碳层16a等的导电体层16的一部分的单元。
这样对单元10以及金属箔16b进行层叠以使得在相邻的单元10之间存在包含金属箔16b的导电体层16，由此也能够制作图5的(c)所示的层叠体。
在图5的(c)中示出在最下方的单元10的下侧也另行层叠了金属箔16b的状态。
接下来，如图5的(d)所示，由外装树脂31进行密封以使得覆盖层叠体的侧面的周围。利用外装树脂31的密封例如能够通过传递模塑来进行。
在利用外装树脂31的密封时，使得在金属箔16b露出的一侧，即便形成外装树脂31的层，金属箔16b也露出。
此外，使得在与金属箔16b露出的端面相反侧的端面，阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a从绝缘层17突出或者露出。
此外，也可以在进行密封之后进行端面研磨等而使阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a或者金属箔16b露出。
根据需要，对从单元10各自的端面突出的金属箔16b以及阀作用金属基体11的阳极部进行切割，由此设为金属箔16b和阀作用金属基体11的阳极部侧端面11a从层叠体的端面露出的状态。然后，在层叠体的两端面形成阴极外部电极33以及阳极外部电极32，由此获得固体电解电容器1。
阴极外部电极以及阳极外部电极的形成能够通过镀覆法来进行。作为镀覆层，能够使用Zn·Ni·Au层、Ni·Au层、Zn·Ni·Cu层、Ni·Cu层等。进而，优选在这些镀覆层上形成Ni镀覆层、Sn镀覆层、Cu镀覆层。
实施例
以下，示出更具体地公开了本发明的固体电解电容器的实施例。另外，本发明并非仅限定于这些实施例。
(实施例1)
首先，作为阀作用金属基体，准备了在表面具有蚀刻层的铝化成箔。设置了由氧化被膜构成的电介质层以使得覆盖铝化成箔。
具体而言，使铝化成箔的表面浸渍于己二酸铵水溶液并施加电压，从而在铝化成箔的表面的蚀刻层设置了电介质层。
接着，为了防止阳极部和阴极部的短路，在从铝化成箔的长轴方向的一端隔出给定的间隔的位置，形成了带状的绝缘层以使得绕铝化成箔一圈。
然后，使被绝缘层分割的铝化成箔之中的面积大的部分(蚀刻层)含浸导电性聚合物液，形成了固体电解质层的内层。作为内层用的导电性聚合物液，使用了通过超声波均质机而粉碎的市面出售的PEDOT：PSS(Sigma-Aldrich公司制Orgacon HIL-1005)。
接下来，使具有电介质层的阀作用金属基体整体浸渍于导电性聚合物配合液，由此形成固体电解质层的外层，在电介质层上设置了固体电解质层。作为外层用的导电性聚合物配合液，使用了包含市面出售的PEDOT：PSS(Sigma-Aldrich公司制Orgacon HIL-1005)的配合液。在导电性聚合物配合液中，作为分散介质而使用了水，作为高沸点溶剂而使用了DMSO。
使固体电解质层的表面浸渍于碳膏，形成了碳层。以在单元间夹着金属箔的形态将具有这样获得的碳层的单元层叠给定数量，制作了层叠体。作为金属箔，使用了涂敷了碳的厚度30μm的铝箔。
此外，切断阀作用金属基体的一部分，以使得在绝缘层的阳极部侧的端部，阀作用金属基体的阳极部侧的端面不突出地从绝缘层露出。
另外，在层叠体的最下表面和最上表面也配置了金属箔。
然后，利用环氧树脂进行上述层叠体的密封，接着，形成与从绝缘层露出的阀作用金属基体的阳极部侧端面连接的状态的阳极外部电极，并且形成与金属箔连接的阴极外部电极，结束了固体电解电容器的制造。
(比较例1)
与实施例1同样地，在阀作用金属基体的多孔质层的表面形成电介质层，接下来设置了绝缘层以及固体电解质层。然后，将固体电解质层的表面浸渍于碳膏之后使其干燥，由此形成碳层，在将得到的碳层的表面浸渍于银膏之后使其干燥，由此形成银层，成为固体电解电容器元件。
利用导电性粘接剂(NAMIX制H9480)将这样获得的固体电解电容器元件层叠粘接给定数量之后，由外装树脂进行了密封。
然后，通过电阻焊接将阀作用金属基体的阳极部侧端面的露出部分与外部电极端子连接。
此外，关于阴极层，在层叠体的最下表面配置引出用的阴极外部电极，通过导电性粘接剂将位于层叠体的最下表面的银层和阴极外部电极进行了电连接。
在上述实施例1以及比较例1中，分别制造使单元或者固体电解电容器元件的层叠数从1变化到8的固体电解电容器，利用LCR表对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。
关于各种类的固体电解电容器各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
图6是表示在实施例1以及比较例1涉及的固体电解电容器中单元或者固体电解电容器元件的层叠数与ESR的关系的曲线图。
如图6所示，在实施例1中，随着单元的层叠数的增加而ESR下降，明确了通过利用金属箔来直接连接各个金属箔和阴极外部电极，从而能够使ESR下降。
另一方面，在比较例1涉及的固体电解电容器中，即便固体电解电容器元件的层叠数增加至三层以上，ESR的值也几乎没有变化。
(实施例2)
利用厚度不同的8种金属箔，将单元的层叠数设为两层，除此之外与实施例1同样地分别制造8种固体电解电容器，与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。将其结果示于表1。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
[表1]
根据表1的结果可明确，在金属箔的厚度为6μm以上且100μm以下的范围内，ESR变小。
(实施例3)
利用由电阻值不同的5种材料构成的金属箔，将单元的层叠数设为两层，除此之外与实施例1同样地制造5种固体电解电容器，与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。其中，金属箔的电阻值为5mΩ或者10mΩ的材料是有蚀刻的铝箔，金属箔的电阻值为34mΩ、35mQ或者37mΩ的材料为无蚀刻的铝箔。将其结果示于下述的表2。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
[表2]
根据表2的结果可明确，在金属箔的电阻值为5mQ以上且34mΩ以下的范围内，ESR变小。
(实施例4)
利用通过使表面的粗糙度等变化而使得与碳层的接触电阻不同的6种金属箔，将单元的层叠数设为两层，除此之外与实施例1同样地制造6种固体电解电容器，与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。将其结果示于下述的表3。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
接触电阻的测定利用测定用样本来进行，该测定用样本是在形成了电极连接盘图案的环氧树脂基板印刷包含粘合剂的碳膏来形成碳层并将表面的粗糙度不同的金属箔分别粘附在碳层上进行硬化而制作的。通过4端子的直流电阻计来测定碳与金属箔之间的电阻，对金属箔与碳层之间的接触电阻进行了测定。
[表3]
根据表3的结果可明确，在金属箔与碳层的接触电阻为5mQ以上且351mQ以下的范围内，ESR变小。
(实施例5)
利用在表面未被进行蚀刻处理(粗糙化处理)的金属箔和在表面被进行了蚀刻处理的金属箔这两种金属箔，评价了蚀刻处理给金属箔造成的影响。
表4所示的b-1为将在实施例1中获得的具有碳层的单元的碳层上进一步设置了银层的结构作为一个单元，将未被进行蚀刻处理的铝箔夹在单元之间，层叠了合计两层的结构。
b-2为将在b-1中被进行了蚀刻处理的铝箔夹在单元之间层叠了合计两层的结构。
表4所示的c-1为将在实施例1中形成至固体电解质层且形成碳层之前的单元作为一个单元，将未被进行蚀刻处理的铝箔夹在单元之间，层叠了合计两层的结构。
c-2为将在c-1中被进行了蚀刻处理的铝箔夹在单元之间层叠了合计两层的结构。
与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。将其结果示于下述的表4。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
在表4中示出获得的固体电解电容器的各种特性值、ESR。
另外，Cap.表示静电电容，df表示介电损耗因子，L.C.表示漏电流。
[表4]
根据表4的结果可明确，通过进行粗糙化处理，从而ESR降低，介电损耗因子下降。
(实施例6)
利用使表面的粗糙度变化的5片金属箔，将单元的层叠数设为两层，除此之外与实施例1同样地制造5种固体电解电容器，与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。将其结果示于表5。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
[表5]
根据表5的结果可明确，在金属箔的Ra为30nm以上且1002nm以下的范围内，ESR降低。
(实施例7)
制作在阀作用金属基体的阴极部侧侧面以及阴极部侧端面形成由绝缘材料构成的绝缘部，且设置有固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围的构造的单元，与实施例1同样地制作层叠体，从而制造了固体电解电容器。
将对该固体电解电容器(四边掩模构造)的漏电流进行了测定的结果示于图7。
在图7中，为了进行比较，一并示出仅具有为了分离阳极部以及阴极部而环设的由绝缘材料构成的绝缘层的构造(一边掩模构造)的结果。
漏电流设为在电压施加后2分钟后的值。
在图7中，关于10个固体电解电容器，将漏电流的值按照从小到大的顺序从下向上绘制。位于最上方(累积频率100％)的绘制的LC值为最大的固体电解电容器的漏电流的值。
根据该结果可知，若为四边掩模构造，则能够抑制LC不良。
(实施例8)
使用形成有直径为11μm、30μm、99μm、250μm以及301μm的贯通孔的金属箔，将单元的层叠数设为两层，除此之外，与实施例1同样地制造5种固体电解电容器，与实施例1同样地对100kHz下的等效串联电阻(ESR)进行了测定。将其结果示于表6。
关于各种类的固体电解电容器，各制造10个，进行测定，测定值为10个的平均值。
[表6]
根据表6的结果可明确，在形成于金属箔的贯通孔的直径为30μm以上且250μm以下的范围内，ESR降低。
符号说明
1、1′、2 固体电解电容器；
10、40、50 单元；
10b、40b 单元的阴极部侧端面；
11 阀作用金属基体；
11a 阀作用金属基体的阳极部侧端面；
11b 阀作用金属基体的阴极部侧端面；
11c 阀作用金属基体的阴极部侧侧面；
12 金属芯部；
13 多孔质层；
14 电介质层；
15 固体电解质层；
16 导电体层；
16a 碳层(导电体层)；
16b 金属箔(导电体层)；
16b1 金属箔；
16b2 碳涂层；
16b3 被进行了涂碳的金属箔；
17 绝缘层；
18 侧面掩模部(绝缘部)；
19 端面掩模部(绝缘部)；
21 阳极部；
22 阴极部；
31 外装树脂；
32 阳极外部电极；
33 阴极外部电极。

Claims (21)

1.一种固体电解电容器，层叠有多个单元，该单元具有：阀作用金属基体，在表面具有多孔质层；电介质层，形成在所述多孔质层的表面；和固体电解质层，设置在所述电介质层上，
所述固体电解电容器的特征在于，
在被层叠的单元之间存在导电体层，所述导电体层之中的至少一个包含金属箔，
所述单元以及所述导电体层由外装树脂密封，
所述阀作用金属基体的阳极部侧端面在固体电解电容器的一个端面与形成于外装树脂的表面的阳极外部电极直接连接，
所述金属箔在固体电解电容器的另一个端面与形成于外装树脂的表面的阴极外部电极直接连接。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层由设置在所述固体电解质层上的碳层、和在表面未被进行涂碳的金属箔构成，所述金属箔与所述碳层直接相接。
3.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层由设置在所述固体电解质层上的碳层、和在表面被进行了涂碳的金属箔构成，所述金属箔的被进行了涂碳的表面与所述碳层直接相接。
4.根据权利要求2或3所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔与所述碳层之间的接触电阻比所述碳层与所述固体电解质层之间的接触电阻小。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔与所述碳层之间的接触电阻为5mΩ以上且351mΩ以下。
6.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层由设置在所述固体电解质层上的碳层、设置在所述碳层上的银层、和设置在所述银层上的金属箔构成。
7.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层仅由所述金属箔构成，所述金属箔与所述固体电解质层直接相接。
8.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔是在表面被进行了涂碳的金属箔，所述金属箔的被进行了涂碳的表面与所述固体电解质层直接相接。
9.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层由设置在所述固体电解质层上的导电性粘接剂层、和设置在所述导电性粘接剂层上的金属箔构成。
10.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
包含所述金属箔的导电体层由设置在所述固体电解质层上的碳层、设置在所述碳层上的导电性粘接剂层、和设置在所述导电性粘接剂层上的金属箔构成。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的固体电解电容器，其中，
存在于被层叠的单元之间的导电体层之中的多个导电体层包含所述金属箔。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的固体电解电容器，其中，
存在于被层叠的单元之间的所有所述导电体层均包含所述金属箔。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的固体电解电容器，其中，
在所述金属箔的表面形成有粗糙化面。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的固体电解电容器，其中，
在所述金属箔的表面形成有由锚涂剂构成的涂层。
15.根据权利要求13或14所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔的表面粗糙度Ra为30nm以上且1002nm以下。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔的厚度为6μm以上且100μm以下。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔的厚度方向的电阻值为5mΩ以上且34mΩ以下。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的固体电解电容器，其中，
所述金属箔由从铝、铜以及银所构成的组选择的至少一种金属构成。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的固体电解电容器，其中，
在所述金属箔形成有至少一个贯通孔。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的固体电解电容器，其中，
在所述阀作用金属基体形成有：
绝缘层，为了分离阳极部以及阴极部而环设，由绝缘材料构成；和
绝缘部，覆盖阀作用金属基体的阴极部侧侧面以及阴极部侧端面，由绝缘材料构成，
设置有所述固体电解质层的区域在阀作用金属基体的主面上被绝缘材料包围。
21.根据权利要求1～20中任一项所述的固体电解电容器，其中，
在通过层叠多个所述单元而形成的层叠体的最下表面和最上表面，不存在所述金属箔。
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