CN115885358A - 固体电解电容器元件及固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

提供一种固体电解电容器，其通过使用一种固体电解电容器元件，能够抑制静电容量的降低。所述固体电解电容器元件包含：在表面具备多孔部的阳极体(110)、覆盖阳极体(110)的电介质层(113)、以及覆盖电介质层(113)的阴极部(130)。阴极部(130)包含覆盖电介质层(113)的固体电解质层(120)。阳极体(110)包含形成有固体电解质层(120)的第1阳极体部(111)、及未形成固体电解质层(120)的第2阳极体部(112)。固体电解质层(120)包含配置于多孔部内的第1固体电解质层、及配置于多孔部外的第2固体电解质层。在将第1阳极体部(111)的长边方向的长度设为长度L时，在第1阳极体部(111)与第2阳极体部(112)的界面(B)和从界面(B)朝向第1阳极体部(111)的长度为0.05L的位置之间的区域(R1)中，第2固体电解质层的层厚为1μm以上。

Description

固体电解电容器元件及固体电解电容器
技术领域
本发明涉及固体电解电容器元件及固体电解电容器。
背景技术
固体电解电容器具备：具备固体电解质层的固体电解电容器元件、与固体电解电容器元件电连接的引线端子、以及密封固体电解电容器元件的外装体。固体电解电容器元件例如具备：在表层具备多孔部的阳极体、在阳极体的表面的至少一部分形成的电介质层、覆盖电介质层的至少一部分的固体电解质层、以及覆盖固体电解质层的至少一部分的阴极引出层。
专利文献1(国际公开第2013/080486号)公开了“一种电容器，其特征在于，具备：包含阀金属、且具有对置的第一面和第二面的基材；在上述第一面蒸镀阀金属而形成、且具有外表面和位于内部的空隙的多孔体的第一粗糙化层；在上述第一粗糙化层的上述空隙形成的第一导电性聚合物内层；在上述第一粗糙化层的上述外表面形成的第一导电性聚合物外层；在上述第二面蒸镀阀金属而形成、且具有外表面和位于内部的空隙的第二粗糙化层；在上述第二粗糙化层的上述空隙形成的第二导电性聚合物内层；在上述第二粗糙化层的上述外表面形成的第二导电性聚合物外层；以及在上述第一粗糙化层和上述第二粗糙化层的表面形成的介电膜，上述第二粗糙化层的表面积比上述第一粗糙化层的表面积更小，上述第二导电性聚合物外层比上述第一导电性聚合物外层更厚。”。
专利文献2(日本特开平11-87177号公报)公开了“一种固体电解电容器，其特征在于，在将由化学氧化聚合形成的导电性高分子化合物作为固体电解质的固体电解电容器中，电容器元件的中心部的导电性高分子化合物层的厚度至少为0.02μm以上。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/080486号
专利文献2：日本特开平11-87177号公报
发明内容
本发明的一方面涉及固体电解电容器元件。该固体电解电容器元件包含：在表面具备多孔部的阳极体、覆盖上述阳极体的至少一部分的电介质层、以及覆盖上述电介质层的至少一部分的阴极部，上述阴极部包含覆盖上述电介质层的至少一部分的固体电解质层，上述阳极体包含形成有上述固体电解质层的第1阳极体部、及未形成上述固体电解质层的第2阳极体部，上述固体电解质层包含配置于上述多孔部内的第1固体电解质层、及配置于上述多孔部外的第2固体电解质层，在将上述第1阳极体部的长边方向的长度设为长度L时，在上述第1阳极体部与上述第2阳极体部的界面、和从上述界面朝向上述第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域中，上述第2固体电解质层的层厚为1μm以上。
本发明的另一方面涉及电解电容器。该电解电容器是包含至少一个固体电解电容器元件的固体电解电容器，上述固体电解电容器元件为本发明的固体电解电容器元件。
根据本发明，能够抑制固体电解电容器的静电容量的降低。
附图说明
图1为示意性表示本发明的实施方式1中的电容器元件的一例的截面图。
图2为图1所示的电容器元件的一部分的截面的放大图。
图3为示意性表示实施方式1的电容器元件的另一例的截面图。
图4为示意性表示实施方式2的电解电容器的一例的截面图。
图5为示意性表示实施方式2的电解电容器的另一例的截面图。
具体实施方式
在实施方式的说明之前，以下简单地示出现有技术中的课题。
在固体电解电容器中，存在于外部的空气中的氧有时会侵入至电容器元件的内部。若侵入的氧与电容器元件中所含的固体电解质层接触，则固体电解质劣化，导致固体电解电容器的静电容量的降低。由氧的侵入引起的静电容量的降低在高温下变得显著。
鉴于上述课题，本发明提供能够抑制固体电解电容器的静电容量的降低的固体电解电容器元件和固体电解电容器。
以下，对本发明的实施方式的例子进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，举例说明本发明的实施方式，但本发明不限于以下说明的例子。在以下的说明中，存在例示具体的数值、材料的情况，但只要可得到本发明的效果，也可以应用其他数值、其他材料。在本说明书中，在称为“数值A～数值B的范围”的情况下，该范围包括数值A和数值B。
(固体电解电容器元件)
本实施方式的固体电解电容器元件包含：在表面具备多孔部的阳极体、覆盖阳极体的至少一部分的电介质层、以及覆盖电介质层的至少一部分的阴极部。阴极部包含覆盖电介质层的至少一部分的固体电解质层。阳极体包含形成有固体电解质层的第1阳极体部、及未形成固体电解质层的第2阳极体部。固体电解质层包含配置于多孔部内的第1固体电解质层、及配置于多孔部外的第2固体电解质层。在将第1阳极体部的长边方向的长度设为长度L时，在第1阳极体部与第2阳极体部的界面、和从该界面朝向第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域中，第2固体电解质层的层厚为1μm以上。以下，存在将第1阳极体部与第2阳极体部的界面称为“界面(B)”的情况。此外，存在将本实施方式的固体电解电容器元件称为“电容器元件(CE)”的情况。此外，存在将界面(B)和从该界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域称为“区域(R1)”的情况。
作为研究的结果，本发明人等新发现了由于第2固体电解质层的端部附近较薄，因而存在氧从该较薄的部分侵入的情况，这导致静电容量的降低。本发明是基于这个新见解的发明。
在电容器元件(CE)中，第2固体电解质层的端部(区域(R1))的层厚为1μm以上。因此，氧从该端部的侵入被抑制。结果，在电容器元件(CE)及使用了该电容器元件(CE)的固体电解电容器中，由氧的侵入引起的特性(例如静电容量)的降低被抑制。
区域(R1)中的第2固体电解质层的层厚可以为2μm以上、或5μm以上。区域(R1)中的第2固体电解质层的层厚的上限没有特别限定，可以为30μm以下。只要这些下限与上限不矛盾，则可以任意组合。
将界面(B)和从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域中的第2固体电解质层的最小层厚设为层厚T1。将从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.5L的位置处的第2固体电解质层的层厚设为层厚T2。此时，层厚T1可以大于层厚T2的0.5倍(例如0.7倍)。层厚T1可以小于层厚T2的3倍(例如小于1.5倍)。例如，层厚T1和T2可以满足0.7T2＜T1＜1.5T2。通过满足0.7T2＜T1，能够特别抑制氧的侵入。通过满足T1＜1.5T2，在层叠后的阳极体部焊接时能够提高元件的平行度，能够减少露出等不良。
第1固体电解质层的平均层厚可以为30nm以上(例如50nm以上)。根据该构成，能够充分地发挥固体电解电容器的初始电特性，因此优选。在此，所谓平均层厚，通过在任意5点测定第1固体电解质层的厚度、并对5个测定值进行平均而求得。任意的点处的第1固体电解质层的厚度例如可以使用截面的扫描型显微镜(SEM)的图像来测定。
在第1阳极体部的表面，可以存在包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的粘接剂。在该情况下，界面(B)和从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.03L的位置之间的区域中的粘接剂的量优选少于从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.03L的位置与从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为L的位置之间的区域中的粘接剂的量。根据该构成，能够防止第2固体电解质层的端部变薄。
在界面(B)和从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.03L的位置之间的区域中，可以存在包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的粘接剂。在该情况下，在从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为0.03L的位置与从界面(B)朝向第1阳极体部的长度为L的位置之间的区域中，优选不存在粘接剂。根据该构成，能够防止第2固体电解质层的端部变薄。粘接剂的分析例如可以根据元素分析来判断。
在制造固体电解电容器元件时，存在在第1阳极部的部分使用粘接剂的情况。例如，有时用粘接剂粘接用于电解聚合固体电解质层的布线、或者用粘接剂粘接绝缘带。本发明人等新发现，这些粘接剂扩散至第2固体电解质层的端部附近，故存在第2固体电解质层的端部变薄的情况。通过减少残存于第2固体电解质层的端部附近的粘接剂，能够防止第2固体电解质层的端部变薄。
包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的上述粘接剂的例子包括丙烯酸系粘接剂、硅系粘接剂等。
在电容器元件(CE)中，优选防止氧从第2阳极体部侵入至固体电解质层。因此，优选在第2阳极体部中的与第1阳极体部邻接的部分的表面存在氧阻隔性高的物质。这样的物质的例子包括绝缘性树脂、包含绝缘性树脂的组合物、绝缘带、以及实质上不存在空隙的金属。例如，可以通过将在第2阳极体部中的与第1阳极体部邻接的部分的表面存在的多孔部去除、或压缩该多孔部来提高该部分的氧阻隔性。或者，也可以在第2阳极体部中的与第1阳极体部邻接的部分的表面存在的多孔部涂布绝缘性树脂(或包含绝缘性树脂的组合物)，或在该多孔部上配置绝缘带。
第2阳极体部可以包含阳极端部、及配置于阳极端部与第1阳极体部之间的分离部。在该情况下，可以在分离部的至少一部分配置第1绝缘性树脂。根据该构成，能够抑制阳极端部与阴极部短路。此外，根据该构成，能够抑制氧从分离部侵入。当分离部在表面具有多孔部时，第1绝缘性树脂可以废弃于该多孔部的空隙。
第1绝缘性树脂的例子包括包含第1绝缘性树脂的绝缘带(抗蚀剂胶带等)、包含第1绝缘性树脂的覆膜等。即，可以在分离部的至少一部分配置包含第1绝缘性树脂的树脂组合物。
第1绝缘性树脂可以是热塑性树脂，也可以是固化性树脂。第1绝缘性树脂中所含的绝缘性树脂的种类的数量可以是1种，也可以是2种以上。作为热塑性树脂，可举出聚烯烃、聚酯、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺等。固化性树脂可以为热固化性树脂或光固化性树脂。作为光固化性树脂，例如可举出通过紫外线或可见光等进行固化的树脂。作为热固化性树脂，可举出环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、热固化性聚氨酯树脂、热固化性聚酰亚胺、光致抗蚀剂等。包含第1绝缘性树脂的树脂组合物也可以包含第1绝缘性树脂以外的成分(例如，固化剂、固化促进剂、催化剂、添加剂等)。
在第2阳极体部包含阳极端部和分离部的情况下，第2阳极体部可以具有形成于分离部的凹部。在该凹部可以配置有上述第1绝缘性树脂。例如，在该凹部可以配置有包含第1绝缘性树脂的绝缘带(抗蚀剂胶带等)。
电容器元件(CE)可以包含第2绝缘性树脂，该第2绝缘性树脂配置在第2固体电解质层中的与界面(B)邻接的部分的外侧的表面。根据该构成，能够抑制阳极端部与阴极部短路。此外，根据该构成，能够特别抑制氧经由第2固体电解质层侵入。
第2绝缘性树脂可以为热塑性树脂，也可以为固化性树脂。第2绝缘性树脂中所含的绝缘性树脂的种类的数量可以为1种，也可以为2种以上。第1绝缘性树脂与第2绝缘性树脂可以相同，也可以不同。
作为用作第2绝缘性树脂的热塑性树脂，例如可举出选自乙烯基树脂(例如氯乙烯、乙酸乙烯酯、芳香族乙烯基树脂)、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)、丙烯酸类树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、热塑性聚酰亚胺、及聚酰胺酰亚胺中的至少一种。作为芳香族乙烯基树脂，例如可举出聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)。作为用作第2绝缘性树脂的固化性树脂，也可以使用第2绝缘性树脂中所例示的那些。
第2绝缘性树脂例如可以通过将包含第2绝缘性树脂的涂液、树脂组合物涂布在第2固体电解质层上并使其干燥或固化，从而配置在第2固体电解质层上。
(电容器元件(CE)的构成构件的例子)
对于电容器元件(CE)的构成构件的例子，以下进行说明。关于本发明的特征部分以外的构成构件，可以应用公知的构成构件。
(阳极体)
如上所述，阳极体包含形成有固体电解质层的第1阳极体部、及未形成固体电解质层的第2阳极体部。阳极体可以包含阀作用金属、含阀作用金属的合金、及含阀作用金属的化合物等。这些材料可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。作为阀作用金属，例如优选使用铝、钽、铌、钛。在表面具备多孔部的阳极体例如可通过对包含阀作用金属的金属箔的表面进行粗糙化而得到。粗糙化可以通过电解蚀刻等来进行。阳极体整体可以为多孔。但是，从强度的观点出发，阳极体优选包含配置于两个主面的多孔部、及配置于这些多孔部之间的芯部。芯部的多孔度低于多孔部的多孔度。多孔部是具有大量微细的孔的区域。芯部例如是未被电解蚀刻的区域。
(电介质层)
电介质层是作为电介质发挥功能的绝缘性的层。电介质层可以通过对阳极体(例如金属箔)的表面的阀作用金属进行阳极氧化而形成。电介质层只要以覆盖阳极体的至少一部分的方式形成即可。电介质层通常形成在阳极体的表面。电介质层由于形成在阳极体的多孔部的表面，因而沿着阳极体的表面的孔、凹陷(也称为凹坑)的内壁面形成。
典型的电介质层包含阀作用金属的氧化物。例如，使用钽作为阀作用金属的情况下的典型的电介质层包含Ta2O5，使用铝作为阀作用金属的情况下的典型的电介质层包含Al2O3。需要说明的是，电介质层不限于此，只要作为电介质发挥功能即可。
(阴极部)
阴极部包含覆盖电介质层的至少一部分的固体电解质层，并可以进一步包含覆盖固体电解质层的至少一部分的阴极引出层。以下，对固体电解质层和阴极引出层进行说明。
(固体电解质层)
如上所述，固体电解质层包含配置于阳极体的多孔部内(更详细而言，多孔部的空隙部分)的第1固体电解质层、及配置于多孔部外的第2固体电解质层。
固体电解质层包含导电性高分子。根据需要，固体电解质层可以进一步包含选自掺杂剂和其他添加剂中的至少一种。作为掺杂剂，例如可举出对甲苯磺酸、萘磺酸、聚苯乙烯磺酸(PSS)，但并不限于这些。
作为导电性高分子，例如可以使用π共轭系高分子。作为导电性高分子，可举出以聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚呋喃、聚乙炔、聚亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基、多并苯、及聚噻吩亚乙烯基作为基本骨架的高分子。上述高分子也包括均聚物、两种以上的单体的共聚物、及它们的衍生物(具有取代基的取代物等)。例如，聚噻吩包括聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)等。但是，这些只不过是例子，导电性高分子不限于这些例子。
固体电解质层只要以覆盖电介质层的至少一部分的方式形成即可。固体电解质层可以直接形成在电介质层上，也可以经由导电性的预涂层而形成在电介质层上。预涂层例如由导电性材料(导电性高分子、无机导电性材料等)形成。作为构成预涂层的导电性材料，没有特别限制，例如可以使用公知的那些。
(阴极引出层)
阴极引出层只要至少具备与固体电解质层接触并且覆盖固体电解质层的至少一部分的第1层即可，也可以具备第1层和覆盖第1层的第2层。作为第1层，例如可举出包含导电性粒子的层、金属箔等。作为导电性粒子，例如可举出选自导电性碳和金属粉中的至少一种。例如，可以在第1层使用包含导电性碳的层(以下存在称为“碳层”的情况)，使用包含金属粉的层或金属箔作为第2层，并采用这2层构成阴极引出层。在使用金属箔作为第1层的情况下，可以用该金属箔构成阴极引出层。作为导电性碳，例如可举出石墨(人造石墨、天然石墨等)。
在使用包含金属粉的层作为第2层的情况下，可以通过将包含金属粉的组合物层叠在第1层的表面来形成第2层。作为这样的第2层，例如可举出使用包含银粒子等金属粉和树脂(粘结剂树脂)的组合物而形成的金属糊剂层。作为树脂，也可以使用热塑性树脂，但优选使用酰亚胺系树脂、环氧树脂等热固化性树脂。
在使用金属箔作为第1层的情况下，金属的种类没有特别限定，优选使用铝、钽、铌等阀作用金属或包含阀作用金属的合金。根据需要，可以对金属箔的表面进行粗糙化。在金属箔的表面可以设置化学转化皮膜，也可以设置与构成金属箔的金属不同的金属(异种金属)、非金属的覆膜。作为异种金属、非金属，例如可举出钛之类的金属、碳(导电性碳等)之类的非金属等。
可以将上述异种金属或非金属(例如导电性碳)的覆膜作为第1层，并将上述金属箔作为第2层。
(固体电解电容器)
本实施方式的固体电解电容器包含至少一个固体电解电容器元件。该固体电解电容器元件为上述电容器元件(CE)。需要说明的是，固体电解电容器可以包含电容器元件(CE)以外的固体电解电容器元件。在优选的一例中，固体电解电容器中所含的所有固体电解电容器元件为电容器元件(CE)。固体电解电容器中所含的固体电解电容器元件的数量可以在1～20的范围(例如2～20的范围)内。
在电解电容器包含多个电容器元件(CE)的情况下，该电容器元件(CE)可以层叠。通常，层叠的电容器元件(CE)的第1阳极体部(例如阳极端部)相互电连接。例如，这些第1阳极体部可以通过焊接而接合。多个第1阳极体部也可以在被阳极引线端子铆接后进行焊接。可以在至少一个第1阳极体部接合阳极引线端子。
通常，层叠的电容器元件的阴极引出层彼此电连接。可以在至少一个电容器元件的阴极引出层接合阴极引线端子。阴极引线端子可以经由导电性粘接剂、焊料而接合于阴极引出层。或者，阴极引线端子也可以通过焊接(电阻焊接、激光焊接等)而接合于阴极引出层。导电性粘接剂例如是固化性树脂与碳粒子或金属粒子的混合物。
固体电解电容器可以进一步包含对上述至少一个固体电解电容器元件进行密封的外装体和/或壳体。壳体可以包含有底壳体等容器、及对容器的开口进行封口的密封体。作为分别构成容器和密封体的材料，例如可举出金属材料、树脂材料。
外装体优选包含固化性树脂组合物的固化物，也可以含有热塑性树脂或包含其的组合物。固化性树脂组合物可以包含固化性树脂和填料。作为固化性树脂，优选热固化性树脂。作为构成壳体的树脂材料，可举出热塑性树脂或包含其的组合物等。作为构成壳体的金属材料，例如可举出铝、铜、铁等金属或其合金(也包括不锈钢、黄铜等)。
阳极引线端子及阳极引线端子的一端和阴极引线端子的一端分别露出于外装体或壳体的外部。该端部用于与搭载固体电解电容器的基板的焊料连接等。
(固体电解电容器元件和固体电解电容器的制造方法)
本实施方式的电容器元件(CE)和固体电解电容器的制造方法没有特别限定。在这些制造方法中，除了控制第2固体电解质层的厚度的方面以外，可以应用公知的制造方法，也可以修改公知的制造方法的一部分而应用。
以下说明本实施方式的电容器元件(CE)和固体电解电容器的制造方法的例子。但是，本实施方式的电容器元件(CE)和固体电解电容器也可以用以下说明的方法以外的方法来制造。对电容器元件(CE)和固体电解电容器进行了说明的事项也可以应用于以下的制造方法，因而存在省略重复说明的情况。另外，对以下的制造方法进行了说明的事项可以应用于本实施方式的电容器元件(CE)和固体电解电容器。
固体电解电容器的制造方法的一例包括：制作电容器元件的工序、将引线端子与电容器元件电连接的工序、以及用外装体覆盖电容器元件和引线端子的一部分的工序。以下对这些工序的例子进行说明。
(制作电容器元件的工序)
按照以下的顺序制作电容器元件。制作电容器元件的工序包括：形成具有多孔部的阳极体的工序、在阳极体的表面形成电介质层的工序、形成固体电解质层的工序、以及形成阴极引出层的工序。固体电解电容器的制造方法可以在形成固体电解质层的工序之前进一步包括形成分离部的工序。
(1)形成具有多孔部的阳极体的工序
作为阳极体的原料，例如可使用包含阀作用金属的金属箔。多孔部例如可以通过对包含阀作用金属的金属箔的表面进行粗糙化而形成。通过表面的粗糙化，在阳极体(金属箔)的表层形成多孔部。在金属箔的内部，可以存在未被粗糙化的基材部。粗糙化例如可以通过对金属箔的表面进行蚀刻(例如，电解蚀刻)来进行。
(2)形成电介质层的工序
在该工序中，在阳极体上形成电介质层。电介质层可以通过对成为阳极体的金属箔的表面进行阳极氧化而形成。阳极氧化可以通过公知的方法、例如化学转化处理等来进行。化学转化处理可以通过在浸渍于化学转化液中的阳极体(阳极)与浸渍于化学转化液中的阴极之间施加电压来进行。作为化学转化液，例如优选使用磷酸水溶液等。
需要说明的是，形成电介质的工序可以在一个阶段中进行，也可以在多个阶段中进行。例如，可以在形成电介质层，进而进行其他工序后，再次进行形成电介质层的工序。
当在阳极体形成分离部时，将形成电介质层之前或之后的阳极体(金属箔)划分为阳极端部、分离部以及第2阳极体部。例如，可以通过将阳极体的一部分设为薄壁部来形成分离部。薄壁部可以通过压缩或去除成为分离部的区域的多孔部而形成。压缩可以通过压制加工等来进行。多孔部的去除可以通过切削加工、激光加工等来进行。
可以在分离部的表面配置分离构件。在形成固体电解质层的工序之前，进行配置分离构件的工序，由此在形成固体电解质层时，能够防止导电性高分子形成在阳极端部侧。在通过粘接剂粘接分离构件的情况下，存在通过加热来提高分离构件的粘接力的情况。若提高加热的温度，则粘接剂易于扩散至第2阳极体部。在粘接剂扩散的部位，存在第2固体电解质层变薄的情况。因此，优选在粘接分离构件时不进行加热，或者将加热温度设为低温(例如70℃以下)。
(3)形成固体电解质层的工序
固体电解质层例如可以通过使用包含导电性高分子的前体的处理液、并使前体在电介质层上进行聚合而形成。聚合可以通过化学聚合和电解聚合中的至少一种来进行。在电解聚合的情况下，可以在电解聚合之前形成导电性的预涂层。作为导电性高分子的前体，可举出选自单体、低聚物和预聚物中的至少一种等。
固体电解质层可以通过在使包含导电性高分子的处理液(例如，分散液或溶液)附着于电介质层后进行干燥而形成。作为分散介质(或溶剂)，例如可举出水、有机溶剂、或它们的混合物。处理液也可以进一步包含其他成分(选自掺杂剂和添加剂中的至少一种等)。
固体电解质层的一部分形成在多孔部内(更详细而言，多孔部的空隙部分)，其他部分形成在多孔部外。结果，形成配置于多孔部内的第1固体电解质层、及配置于多孔部外的第2固体电解质层。
在通过电解聚合形成固体电解质层的情况下，存在将用于供给电力的导电性带配置于第2阳极体部的附近而进行电解聚合的情况。此时，用于固定导电性带的粘接剂存在扩散至第2阳极体部的情况。在粘接剂扩散的部位，存在第2固体电解质层变薄的情况。因此，在将导电性带配置于第2阳极体部的附近的情况下，优选第2阳极体部与导电性带之间的距离设为一定的间隔。由此，能够抑制第2固体电解质层的厚度的偏差，能够抑制第2固体电解质层局部变薄。
对在形成预涂层后通过电解聚合形成固体电解质层的情况进行研究。在该情况下，若界面B附近的预涂层的形成是不充分的，则存在界面B附近的第2固体电解质层变薄的情况。因此，重要的是充分地形成预涂层直到界面B附近。例如，在形成预涂层的情况下，优选在界面B和从界面B朝向第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域也形成预涂层。
(4)形成阴极引出层的工序
在该工序中，在固体电解质层的表面形成阴极引出层。阴极引出层例如可以通过将碳糊剂和银糊剂依次涂布于固体电解质层而形成。如此地，形成电容器元件(CE)。
(5)固体电解电容器的制造
接着，使用电容器元件(CE)，用以下方法制造固体电解电容器。以下，对包含多个电容器元件(CE)的固体电解电容器的制造方法的一例进行说明。
首先，通过层叠多个电容器元件(CE)，制作层叠体。多个电容器元件的阳极端部彼此通过焊接和/或铆接等进行接合从而电连接。邻接的阴极引出层可以通过金属糊剂等来连接。根据需要，阳极引线端子与阳极端子部连接，阴极引线端子与阴极引出层连接。
如上所述，得到多个电容器元件(CE)的层叠体。接着，将所得到的层叠体与引线端子的一部分利用外装体来密封。密封可以使用公知的成形技术(注射成形、嵌入成形、压缩成形等)而进行。例如，可以使用规定的模具，以覆盖所层叠的固体电解电容器元件和引线端子的一部分的方式配置外装体的材料(树脂组合物)后，进行加热。如此地，形成外装体。
对于本发明的实施方式的例子，以下参照附图进行具体说明。在以下说明的例子的构成要素中，可以应用上述构成要素。另外，以下说明的例子可以基于上述记载进行变更。另外，以下说明的事项也可以应用于上述实施方式。另外，在以下说明的实施方式中，可以省略本发明的固体电解电容器元件和固体电解电容器中非必须的构成要素。以下说明的固体电解电容器元件和固体电解电容器可以通过上述方法来制造。需要说明的是，以下的图是示意性的，存在与实际构成不同的情况。
(实施方式1)
图1是示意性表示实施方式1的固体电解电容器元件的截面图。图1所示的电容器元件100包含阳极体110、覆盖阳极体110的至少一部分的电介质层113、以及覆盖电介质层113的至少一部分的阴极部130。阴极部130包含覆盖电介质层113的至少一部分的固体电解质层120、以及覆盖固体电解质层120的至少一部分的阴极引出层131。阴极引出层131包含配置在固体电解质层120上的碳层131a、以及配置在碳层131a上的金属糊剂层131b。阳极体110的表面中，形成有固体电解质层120的主面被粗糙化而成为多孔部(参照图2)。
阳极体110包含第1阳极体部111和第2阳极体部112。在第1阳极体部111上配置有固体电解质层120。在第2阳极体部112上未配置固体电解质层。第2阳极体部112包含阳极端部112a和分离部112b。分离部112b配置在阳极端部112a与第1阳极体部111之间。
在图1中，为了便于理解，用虚线表示第1阳极体部与第2阳极体部的界面B。另外，也用虚线表示阳极端部112a与分离部112b的界面。分离部112b比阳极体110的其他部分更薄。在分离部112b上配置有分离构件140。分离构件140具有绝缘性。分离构件140可以包含上述第1绝缘性树脂。
将第1阳极体部111的长边方向的长度设为L。在图1示出第1阳极体部与第2阳极体部的界面B。此外，在图1示出界面B和从界面B朝向第1阳极体部111的长度为0.05L的位置之间的区域R1。此外，在图1示出界面B和从界面B朝向第1阳极体部111的长度为0.03L的位置之间的区域R2。需要说明的是，长度0.03L和0.05L是沿着第1阳极体部111的长边方向的长度。
在图2示意性表示在第1阳极体部111上形成的固体电解质层120的截面的放大图。如图2所示，第1阳极体部111在其表面具有多孔部111a。固体电解质层120包含配置在多孔部111a内的第1固体电解质层121、以及配置在多孔部的外侧的第2固体电解质层122。换言之，第2固体电解质层122配置在第1阳极体部111的外部。第1固体电解质层121与第2固体电解质层122连接，并构成固体电解质层120。
在图2示出某个点P处的第1固体电解质层121的厚度ta和第2固体电解质层122的厚度tb。在多孔部111a与其他部分的边界处存在凹凸。但是，由于相对于固体电解质层的厚度而言凹凸为微细的，因而在测定固体电解质层的厚度时，可将多孔部111a与其他部分的边界视为平面。
如上所述，在第1阳极体部111与第2阳极体部112的界面B和从界面B朝向第1阳极体部111的长度为0.05L的位置之间的区域R1中，第2固体电解质层122的层厚为1μm以上。根据该构成，能够抑制氧经由第2固体电解质层122较薄的部分侵入至第1固体电解质层121的部分。因此，能够抑制由氧引起的元件特性的降低。
将界面B和从界面B朝向第1阳极体部111的长度为0.05L的位置之间的区域中的第2固体电解质层122的最小层厚设为层厚T1。将从界面B朝向第1阳极体部111的长度为0.5L的位置处的第2固体电解质层122的层厚设为层厚T2。层厚T1和层厚T2可以满足上述关系。此外，第1固体电解质层的平均层厚可以在上述范围内。
当在第1阳极体部111的表面存在包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的粘接剂时，粘接剂的量可以为上述量。
在第2固体电解质层122中的与界面B邻接的部分的外侧的表面，可以形成包含上述第2绝缘性树脂的层。在图3示意性表示包含这样的层142的电容器元件100的截面图。层142以覆盖第2固体电解质层122中的与界面B邻接的部分的方式形成。第2固体电解质层122中的界面B的附近易于变薄。根据图3所示的构成，能够减少透过易于变薄的第2固体电解质层122的氧的量。
(实施方式2)
图4是示意性表示实施方式2的固体电解电容器的截面图。图4所示的电解电容器200包含电容器元件100、阳极引线端子211、阴极引线端子212和外装体230。
阳极引线端子211与阳极端部112a连接。阴极引线端子212经由金属糊剂等导电性构件213而与阴极引出层131连接。阳极引线端子211的一部分和阴极引线端子212的一部分分别从外装体230露出。该露出的部分作为端子发挥功能。外装体230以覆盖整个电容器元件100的方式配置。
电解电容器200使用电容器元件100。因此，根据电解电容器200，能够抑制由氧引起的静电容量的降低。
需要说明的是，本发明的固体电解电容器可以包含多个电容器元件。在图5示意性表示包含多个电容器元件100的固体电解电容器的一例。图5的电解电容器200包含层叠且并联连接的多个电容器元件100。多个电容器元件100被外装体230覆盖。
实施例
对于本发明的固体电解电容器元件和固体电解电容器，通过实施例更详细地进行说明。
[电解电容器A1的制作和评价]
通过以下说明的方法来制作固体电解电容器(电解电容器A1)。电解电容器A1包含层叠且并联连接的7个电容器元件。各个电容器元件具有与实施方式1中说明的电容器元件100类似的结构。
(1)电容器元件的制作
首先，对铝箔(厚度100μm)的表面进行蚀刻处理，由此得到包含配置于表面的多孔部的阳极箔(阳极体)。将该阳极箔浸入浓度0.3质量％的磷酸溶液(液温70℃)，施加70V的直流电压20分钟。通过该电压施加，从而在阳极箔的表面形成包含氧化铝(Al2O3)的电介质层。
接着，通过压制加工对阳极箔中的成为分离部的部分进行压缩，从而设置凹部。接着，将绝缘性的抗蚀剂胶带(分离构件)贴附于凹部。此时，通过热处理将分离构件牢固地粘接于凹部。热处理在70℃且24小时的条件下进行。如此地，形成了配置有分离构件的分离部。
接着，通过将形成有分离部的阳极箔浸渍于包含导电性材料的液状组合物，从而在阳极箔上形成预涂层。预涂层在形成固体电解质层的区域中形成。接着，制备包含吡咯(导电性高分子的单体)、萘磺酸(掺杂剂)和水的聚合液。在所得到的聚合液中，浸渍形成有预涂层的阳极箔。在将阳极箔浸渍于聚合液的状态下，以施加电压3V进行电解聚合，从而形成固体电解质层。通过该工序，形成了配置在阳极箔的多孔部内的第1固体电解质层、以及配置在多孔部外的第2固体电解质层。
接着，在固体电解质层上涂布将石墨粒子分散于水中而得的分散液后，进行干燥。由此，在固体电解质层的表面形成碳层。接着，在碳层的表面涂布包含银粒子和粘结剂树脂(环氧树脂)的银糊剂后，进行加热，由此使粘结剂树脂固化。由此，形成了金属糊剂层(银糊剂层)。如此地，形成了由碳层和银糊剂层构成的阴极引出层。如上所述，形成了由固体电解质层和阴极引出层构成的阴极部。
(2)电解电容器A1的组装
用上述方法制作了7个电容器元件。通过层叠7个电容器元件来制作层叠体。此时，将阳极端子部彼此连接，另外，通过导电性粘接剂将银糊剂层彼此连接。此外，在阳极端子部连接阳极引线端子，在阴极引出层连接阴极引线端子。将如此得到的层叠体用树脂进行密封。如上所述，得到包含层叠且并联连接的7个电容器元件、及将其覆盖的外装体的电解电容器A1。
(3)第2固体电解质层的厚度的测定
对于电解电容器A1，测定界面B和从界面B朝向第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域(图1的区域R1)中的第2固体电解质层的厚度。在此，界面B是形成有固体电解质层的第1阳极体部与未形成固体电解质层的第2阳极体部的界面。第2固体电解质层的厚度通过以下方法来测定。首先，对如图1所示的元件的截面进行研磨，从而使元件中央部附近的截面露出。用光学显微镜(倍率1000倍)观察该截面，从而测定第2固体电解质层的厚度。具体而言，测定在图1的区域R1中第2固体电解质层最薄的部位的厚度T1。另外，测定从界面B朝向第1阳极体部的长度为0.5L的位置处的第2固体电解质层的厚度T2。
另外，对于电解电容器A1，用上述方法评价区域R2中有无粘接剂。
(4)由高温放置引起的静电容量的变化率的测定
在20℃的环境下，使用4端子测定用的LCR计测定电解电容器A1的初始的静电容量FO。接着，将电解电容器A1在165℃的气氛下放置200小时(高温放置)。其后，用与初始的静电容量F0同样的方法测定高温放置后的电解电容器A1的静电容量F1。然后，根据以下的式子，求得静电容量的变化率。
静电容量变化率(％)＝(F1-F0)/F0×100
[电解电容器A2～A4和C1的制作和评价]
除了变更一部分制造条件以外，通过与电解电容器A1同样的条件和方法，制作电解电容器A2～A4和C1。具体而言，变更了将分离构件粘接于凹部时的热处理的条件(温度和/或时间)。存在该热处理的温度越低，区域R2中的粘接剂的量越减少，区域R1中的第2固体电解质层的厚度越变厚的倾向。另外，存在该热处理的时间越短，区域R2中的粘接剂的量越减少，区域R1中的第2固体电解质层的厚度越变厚的倾向。具体而言，如下地变更热处理的条件。
电解电容器A2：60℃且24小时
电解电容器A3：50℃且24小时
电解电容器A4：70℃且48小时
电解电容器C1：100℃且24小时
对于所制作的电解电容器，用与电解电容器A1同样的方法进行评价。将评价结果示于表1。静电容量变化率为-20％以下时判定为不良。
[表1]
Figure BDA0004083415250000191
如表1所示，区域R1中的第2固体电解质层的厚度为1μm以上的电解电容器A1～A4在高温放置后也维持高的静电容量。这被认为是由于抑制了氧从区域R1的侵入。在区域R1中的第2固体电解质层的厚度为5μm以上(例如6μm以上)的情况下，高温放置后的静电容量特别高。另一方面，在区域R1中的第2固体电解质层薄的电解电容器C1中，高温放置后的静电容量大幅降低。
产业上的可利用性
本发明能够利用于固体电解电容器元件和固体电解电容器。
附图标记说明
100：电容器元件
110：阳极体
111：第1阳极体部
111a：多孔部
112：第2阳极体部
112a：阳极端部
112b：分离部
113：电介质层
120：固体电解质层
121：第1固体电解质层
122：第2固体电解质层
130：阴极部
200：电解电容器
B：界面

Claims (10)

1.一种固体电解电容器元件，其包含：
在表面具备多孔部的阳极体、
覆盖所述阳极体的至少一部分的电介质层、以及
覆盖所述电介质层的至少一部分的阴极部，
所述阴极部包含覆盖所述电介质层的至少一部分的固体电解质层，
所述阳极体包含形成有所述固体电解质层的第1阳极体部、及未形成所述固体电解质层的第2阳极体部，
所述固体电解质层包含配置于所述多孔部内的第1固体电解质层、及配置于所述多孔部外的第2固体电解质层，
在将所述第1阳极体部的长边方向的长度设为长度L时，
在所述第1阳极体部与所述第2阳极体部的界面、和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域中，所述第2固体电解质层的层厚为1μm以上。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器元件，其中，
所述界面和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.05L的位置之间的区域中的所述第2固体电解质层的最小层厚T1、和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.5L的位置处的所述第2固体电解质层的层厚T2满足0.7T2＜T1＜1.5T2。
3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器元件，其中，所述第1固体电解质层的平均层厚为30nm以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，在所述第1阳极体部的表面，存在包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的粘接剂，
所述界面和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.03L的位置之间的区域中的所述粘接剂的量，少于从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.03L的位置和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为L的位置之间的区域中的所述粘接剂的量。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，
在所述界面和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.03L的位置之间的区域中，存在包含选自C、N、O和Si中的至少一种元素的粘接剂，
在从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为0.03L的位置和从所述界面朝向所述第1阳极体部的长度为L的位置之间的区域中，不存在所述粘接剂。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，所述第2阳极体部包含阳极端部、及配置于所述阳极端部与所述第1阳极体部之间的分离部，
在所述分离部的至少一部分配置有第1绝缘性树脂。
7.根据权利要求6所述的固体电解电容器元件，其中，所述第2阳极体部具有在所述分离部形成的凹部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的固体电解电容器元件，其包含第2绝缘性树脂，该第2绝缘性树脂配置在所述第2固体电解质层中的与所述界面邻接的部分的外侧的表面。
9.一种固体电解电容器，其包含至少一个固体电解电容器元件，
所述固体电解电容器元件是权利要求1～8中任一项所述的固体电解电容器元件。
10.根据权利要求9所述的固体电解电容器，其包含层叠的多个所述固体电解电容器元件。
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