CN117501394A - 固体电解电容器元件及固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

固体电解电容器元件(1)具备阀作用金属基体(10)、绝缘掩蔽层(30)、固体电解质层(40)、碳层(50)和阴极导体层(60)。固体电解质层(40)被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层(30)的外表面的至少一部分，碳层(50)被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层(30)的外表面中与固体电解质层(40)的前端相同的位置或者比固体电解质层(40)的前端靠阴极部(32)侧的位置，阴极导体层(60)被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层(30)的外表面中比碳层(50)的前端靠阴极部(32)侧的位置。在阴极部(32)中存在阴极导体层(60)未覆盖碳层(50)的一部分的阴极导体层非形成区域(A1以及A2)。

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
在专利文献1中公开了一种在形成于具有微细孔的阀作用金属表面的电介质氧化皮膜上设置有包括导电性聚合物的固体电解质层的固体电解电容器元件，其特征在于包括如下构造，即，在固体电解质层的表面重叠地形成有碳糊剂层及高导电性糊剂层的电容器元件的截面中，固体电解质层覆盖将阴极和阳极分离的绝缘体层的阴极侧的外表面的一部分，在其表面，高导电性糊剂层形成至在水平方向上在空间上越过该绝缘体层的阴极部的边界的位置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-267866号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1，通过采用如下构造，即(1)将固体电解质层设为覆盖将阳极和阴极分离的形成在阀作用金属的外表面的绝缘体层的一部分的形态、且(2)设为将高导电性糊剂涂敷成在空间上越过将阳极和阴极分离的形成于阀作用金属的外表面的绝缘体层的阴极部的边界的形态，从而能够不使固体电解电容器的泄漏电流不良增加且使等效串联电阻降低。
在专利文献1的表2中示出，在实施例中，通过在绝缘体层的阴极侧的外表面形成固体电解质层，并且在其上形成碳糊剂层以及高导电性糊剂层，从而等效串联电阻降低。但是，在专利文献1的表1中示出，在实施例和比较例，泄漏电流没有大的差异。
本发明为了解决上述问题而完成，目的在于提供等效串联电阻低且泄漏电流不良少的固体电解电容器元件。并且，本发明目的在于提供具备上述固体电解电容器元件的固体电解电容器。
用于解决课题的手段
本发明的固体电解电容器元件具备：阀作用金属基体，在至少一个主面具有电介质层；绝缘掩蔽层，设置在上述电介质层上，将上述阀作用金属基体分离为阳极部以及阴极部；固体电解质层，设置在上述阴极部的上述电介质层上；碳层，设置在上述固体电解质层上；以及阴极导体层，设置在上述碳层上。上述固体电解质层被设置为前端覆盖上述绝缘掩蔽层的外表面的至少一部分，上述碳层被设置为前端覆盖上述绝缘掩蔽层的外表面中与上述固体电解质层的前端相同的位置或者比上述固体电解质层的前端靠阴极部侧的位置，上述阴极导体层被设置为前端覆盖上述绝缘掩蔽层的外表面中比上述碳层的前端靠阴极部侧的位置。在上述阴极部中存在上述阴极导体层未覆盖上述碳层的一部分的阴极导体层非形成区域。
本发明的固体电解电容器具备：本发明的固体电解电容器元件；外装体，密封上述固体电解电容器元件；第1外部电极，与从上述外装体露出的上述固体电解电容器元件的上述阀作用金属基体电连接；以及第2外部电极，与从上述外装体露出的上述固体电解电容器元件的上述阴极导体层电连接。
发明效果
根据本发明，能够提供等效串联电阻低且泄漏电流不良少的固体电解电容器元件。并且，根据本发明，能够提供具备上述固体电解电容器元件的固体电解电容器。
附图说明
图1是示意性示出本发明的第1实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。
图2是沿着图1所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。
图3是沿着图1所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图4的A是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图4的B是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图4的C是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
图5是将图2所示的固体电解电容器元件的V部放大了的剖视图。
图6是示意性示出本发明的第2实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。
图7是沿着图6所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。
图8是沿着图6所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图9的A是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图9的B是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图9的C是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
图10是示意性示出本发明的第3实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。
图11是沿着图10所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。
图12是沿着图10所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图13的A是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图13的B是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图13的C是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
图14是示出准备形成有绝缘掩蔽层的阀作用金属基体的工序的一例的示意图。
图15是示出形成固体电解质层的工序的一例的示意图。
图16是示意性示出形成了固体电解质层后的元件部的一例的俯视图。
图17是沿着图16所示的元件部的X-X线的剖视图。
图18是示意性示出本发明的固体电解电容器的一例的立体图。
图19是沿着图18所示的固体电解电容器的Z-Z线的剖视图。
图20是示意性示出比较例涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。
图21是沿着图20所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。
图22的A是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图22的B是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图22的C是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
具体实施方式
以下，对于本发明的固体电解电容器元件以及固体电解电容器进行说明。
但是，本发明不限于以下的结构，能够在不变更本发明的主旨的范围内进行适当变更来适用。另外，将以下记载的各个优选结构组合两个以上而得到的结构也还是本发明。
[固体电解电容器元件]
本发明的固体电解电容器元件具备：在至少一个主面具有电介质层的阀作用金属基体；设置在电介质层上并且将阀作用金属基体分离为阳极部以及阴极部的绝缘掩蔽层；设置在阴极部的电介质层上的固体电解质层；设置在固体电解质层上的碳层；以及设置在碳层上的阴极导体层。
在本发明的固体电解电容器元件中，固体电解质层被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层的外表面的至少一部分，碳层被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层的外表面中与固体电解质层的前端相同的位置或者比固体电解质层的前端靠阴极部侧(图1、图6以及图10的箭头A侧)的位置，阴极导体层被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层的外表面中比碳层的前端靠阴极部侧的位置。由此，能够使等效串联电阻变低。
而且，在本发明的固体电解电容器元件中，在阴极部中存在阴极导体层未覆盖碳层的一部分的阴极导体层非形成区域。由此，能够减少泄漏电流不良。
例如，在通过浸渍法(dip法)形成固体电解质层的情况下，固体电解质层由于自重而从绝缘掩蔽层的附近向下方下垂，由此阴极部中的绝缘掩蔽层附近的固体电解质层的厚度变得比阴极部的中央区域中的固体电解质层的厚度小。本发明人们研究的结果，弄清了若在固体电解质层薄的地方形成银层等的阴极导体层，则阴极导体层通过固体电解质层而与电介质层接触，有可能通过隧道电流而导通从而短路、或者泄漏电流变大。于是，本发明人们考虑到若不在固体电解质层薄的地方形成阴极导体层，则能够使等效串联电阻变低，并且能够减少泄漏电流不良。
如上所述，在本发明的固体电解电容器元件中，固体电解质层被设置为覆盖阴极部并且覆盖绝缘掩蔽层的外表面的至少一部分，碳层被设置为覆盖阴极部并且在绝缘掩蔽层的外表面中覆盖固体电解质层的至少一部分，阴极导体层被设置为覆盖阴极部并且在绝缘掩蔽层的外表面中覆盖碳层的至少一部分，并且在阴极部存在阴极导体层末覆盖碳层的一部分的阴极导体层非形成区域，由此能够使等效串联电阻变低并且使泄漏电流不良变少。
当然以下所示的各实施方式是例示，并且能够进行在不同的实施方式示出的结构的部分置换或组合。在第2实施方式以后，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。尤其，关于由同样的结构带来的同样的作用效果，不对每个实施方式逐次提及。
(第1实施方式)
在本发明的第1实施方式涉及的固体电解电容器元件中，碳层的弧状的前端位于比固体电解质层的弧状的前端靠阴极部侧的位置，并且，阴极导体层的弧状的前端位于比碳层的弧状的前端靠阴极部侧的位置。以下，只要没有特别说明，将固体电解质层、碳层以及阴极导体层的弧状的前端仅记述为前端。
图1是示意性示出本发明的第1实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。图2是沿着图1所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。图3是沿着图1所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图1、图2以及图3所示的固体电解电容器元件1具备在表面具有电介质层20的阀作用金属基体10、设置在电介质层20上的绝缘掩蔽层30、设置在电介质层20上的固体电解质层40、设置在固体电解质层40上的碳层50、以及设置在碳层50上的阴极导体层60。
图4的A是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图4的B是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图4的C是示意性示出构成图1所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
如图1、图2、图3以及图4的A所示，在电介质层20上，围设有给定宽度的绝缘掩蔽层30。绝缘掩蔽层30设置在阀作用金属基体10的两主面及两侧面，使得沿着阀作用金属基体10的短边。通过绝缘掩蔽层30，阀作用金属基体10被分离为阳极部31以及阴极部32。
如图1、图2、图3以及图4的B所示，固体电解质层40设置在阴极部32的电介质层20上。固体电解质层40被设置为前端40a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面。固体电解质层40也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的一部分，也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的整体。
如图1、图2、图3以及图4的C所示，碳层50被设置为前端50a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中比固体电解质层40的前端40a靠阴极部32侧的位置。
如图1以及图2所示，阴极导体层60被设置为前端60a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中比碳层50的前端50a靠阴极部32侧的位置。
另一方面，如图1以及图3所示，在阴极部32中存在阴极导体层60未覆盖碳层50的一部分的阴极导体层非形成区域A1以及A2。
如图1所示，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为前端60a的中央部位于绝缘掩蔽层30上、并且前端60a的两端部位于阴极部32上。此外，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为从前端60a的两端部朝向前端60a的中央部而靠近绝缘掩蔽层30。
从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察到的阀作用金属基体10的形状，即，从厚度方向俯视阀作用金属基体10的形状是四边形状，优选是具有长边以及短边的矩形状。
图5是将图2所示的固体电解电容器元件的V部放大了的剖视图。
如图5所示，在阀作用金属基体10的主面设置有多个凹部。因此，阀作用金属基体10的主面成为多孔质状。通过阀作用金属基体10的主面成为多孔质状，阀作用金属基体10的表面积变大。另外，不限于阀作用金属基体10的表面以及背面的双方为多孔质状的情况，也可以是仅阀作用金属基体10的表面以及背面的一方为多孔质状。
阀作用金属基体10例如由铝、钽、铌、钛、锆等的金属单体、或者包括这些金属的至少一种的合金等的阀作用金属构成。在阀作用金属的表面能够形成氧化覆膜。
另外，阀作用金属基体10只要由芯部和设置在该芯部的至少一个主面的多孔质部构成即可，能够适当采用对金属箔的表面进行了蚀刻的结构、在金属箔的表面形成了多孔质状的微粉烧结体的结构等。
电介质层20设置在阀作用金属基体10的至少一个主面。电介质层20优选由设置在上述阀作用金属的表面的氧化覆膜构成。例如，电介质层20由铝的氧化物构成。如后所述，铝的氧化物通过阀作用金属基体10的表面被阳极氧化处理而形成。
绝缘掩蔽层30设置在电介质层20上。如图5所示，绝缘掩蔽层30优选被设置为填充阀作用金属基体10的多个细孔(凹部)。但是，只要通过绝缘掩蔽层30覆盖电介质层20的外表面的一部分即可，也可以存在没有被绝缘掩蔽层30填充的阀作用金属基体10的细孔(凹部)。
绝缘掩蔽层30例如通过涂敷包括绝缘性树脂的组合物等的掩蔽材料而形成。作为绝缘性树脂，例如，可以列举聚苯砜(PPS)、聚醚砜(PES)、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)、可溶性聚酰亚胺硅氧烷和环氧树脂组成的组合物、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、以及它们的衍生物或前体等。
例如，能够通过丝网印刷、辊转印、分配器涂敷、喷墨印刷等的方法来进行掩蔽材料的涂敷。
固体电解质层40设置在电介质层20上。如图5所示，固体电解质层40优选被设置为填充阀作用金属基体10的多个细孔(凹部)。但是，只要通过固体电解质层40覆盖电介质层20的外表面的一部分即可，也可以存在没有被固体电解质层40填充的阀作用金属基体10的细孔(凹部)。
作为构成固体电解质层40的材料，例如，可以使用聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类等的导电性高分子等。在它们之中，优选聚噻吩类，尤其优选被称为PEDOT的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)。此外，上述导电性高分子也可以包括聚苯乙烯磺酸(PSS)等的掺杂剂。
固体电解质层40例如通过使用3，4-乙烯二氧噻吩等的聚合性单体的含有液在电介质层20的表面形成聚(3，4-乙烯二氧噻吩)等的导电性高分子的聚合膜的方法、在电介质层20的表面涂敷聚(3，4-乙烯二氧噻吩)等的导电性高分子的分散液并使其干燥的方法等来形成。
另外，优选在形成填充阀作用金属基体10的细孔(凹部)的内层后，形成将电介质层20整体进行被覆的外层。内层的形成，例如能够通过浸渍法、海绵转印、丝网印刷、分配器涂敷、喷墨印刷等的方法来进行。同样地，外层的形成，例如能够通过浸渍法、海绵转印、丝网印刷、分配器涂敷、喷墨印刷等的方法来进行。
碳层50设置在固体电解质层40上。碳层50例如通过在固体电解质层40的表面涂敷碳糊剂并使其干燥的方法等来形成。
碳糊剂的涂敷，例如能够通过浸渍法、海绵转印、丝网印刷、喷涂、分配器涂敷、喷墨印刷等的方法来进行。
阴极导体层60设置在碳层50上。阴极导体层60例如通过在碳层50的表面涂敷包括金、银、铜、铂等的金属的导电性糊剂并使其干燥的方法等来形成。阴极导体层60优选为银层。
导电性糊剂的涂敷，例如能够通过浸渍法、海绵转印、丝网印刷、喷涂、分配器涂敷、喷墨印刷等的方法来进行。
(第2实施方式)
在本发明的第2实施方式涉及的固体电解电容器元件中，碳层的前端与固体电解质层的前端处于相同的位置，并且阴极导体层的前端处于比碳层的前端靠阴极部侧的位置。但是，阴极导体层的弧状的前端的顶部与碳层的弧状的前端的顶部处于相同的位置。
图6是示意性示出本发明的第2实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。图7是沿着图6所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。图8是沿着图6所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图6、图7以及图8所示的固体电解电容器元件2具备在表面具有电介质层20的阀作用金属基体10、设置在电介质层20上的绝缘掩蔽层30、设置在电介质层20上的固体电解质层40、设置在固体电解质层40上的碳层50、以及设置在碳层50上的阴极导体层60。
图9的A是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图9的B是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图9的C是示意性示出构成图6所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
如图6、图7、图8以及图9的A所示，在电介质层20上，围设有给定宽度的绝缘掩蔽层30。绝缘掩蔽层30设置在阀作用金属基体10的两主面以及两侧面，使得沿着阀作用金属基体10的短边。通过绝缘掩蔽层30，阀作用金属基体10被分离为阳极部31以及阴极部32。
如图6、图7、图8以及图9的B所示，固体电解质层40设置在阴极部32的电介质层20上。固体电解质层40被设置为前端40a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面。固体电解质层40也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的一部分，也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的整体。
如图6、图7、图8以及图9的C所示，碳层50被设置为前端50a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中与固体电解质层40的前端40a相同的位置。
如图6以及图7所示，阴极导体层60被设置为前端60a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中比碳层50的前端50a靠阴极部32侧的位置。但是，阴极导体层60的前端60a的顶部与碳层50的前端50a的顶部处于相同的位置。
另一方面，如图6以及图8所示，在阴极部32中存在阴极导体层60未覆盖碳层50的一部分的阴极导体层非形成区域A1以及A2。
如图6所示，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为前端60a的中央部位于绝缘掩蔽层30上，并且前端60a的两端部位于阴极部32上。此外，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为从前端60a的两端部朝向前端60a的中央部而靠近绝缘掩蔽层30。
(第3实施方式)
在本发明的第3实施方式涉及的固体电解电容器元件中，碳层的前端处于比固体电解质层的前端靠阴极部侧的位置，并且阴极导体层的前端处于比碳层的前端靠阴极部侧的位置。但是，阴极导体层的弧状的前端的顶部与碳层的弧状的前端的顶部处于相同的位置。
图10是示意性示出本发明的第3实施方式涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。图11是沿着图10所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。图12是沿着图10所示的固体电解电容器元件的Y-Y线的剖视图。
图10、图11以及图12所示的固体电解电容器元件3具备在表面具有电介质层20的阀作用金属基体10、设置在电介质层20上的绝缘掩蔽层30、设置在电介质层20上的固体电解质层40、设置在固体电解质层40上的碳层50、以及设置在碳层50上的阴极导体层60。
图13的A是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图13的B是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图13的C是示意性示出构成图10所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
如图10、图11、图12以及图13的A所示，在电介质层20上，围设有给定宽度的绝缘掩蔽层30。绝缘掩蔽层30设置在阀作用金属基体10的两主面以及两侧面，使得沿着阀作用金属基体10的短边。通过绝缘掩蔽层30，阀作用金属基体10被分离为阳极部31以及阴极部32。
如图10、图11、图12以及图13的B所示，固体电解质层40设置在阴极部32的电介质层20上。固体电解质层40被设置为前端40a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面。固体电解质层40也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的一部分，也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的整体。
如图10、图11、图12以及图13的C所示，碳层50被设置为前端50a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中比固体电解质层40的前端40a靠阴极部32侧的位置。
如图10以及图11所示，阴极导体层60被设置为前端60a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中比碳层50的前端50a靠阴极部32侧的位置。但是，阴极导体层60的前端60a的顶部与碳层50的前端50a的顶部处于相同的位置。
另一方面，如图10以及图12所示，在阴极部32中存在阴极导体层60未覆盖碳层50的一部分的阴极导体层非形成区域A1以及A2。
如图10所示，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为前端60a的中央部位于绝缘掩蔽层30上，并且前端60a的两端部位于阴极部32上。此外，在从阀作用金属基体10的主面的法线方向观察时，阴极导体层60优选被设置为从前端60a的两端部朝向前端60a的中央部而靠近绝缘掩蔽层30。
如第1实施方式～第3实施方式那样，也可以碳层的弧状的前端位于比固体电解质层的弧状的前端靠阴极部侧的位置，并且阴极导体层的弧状的前端位于比碳层的弧状的前端靠阴极部侧的位置，或者，也可以碳层的弧状的前端与固体电解质层的弧状的前端处于相同的位置，并且阴极导体层的弧状的前端处于比碳层的弧状的前端靠阴极部侧的位置。
本发明的固体电解电容器元件例如通过以下的方法来制造。在以下的例子中，对于使用大幅面的阀作用金属基体来同时制造多个固体电解电容器元件的方法进行说明。
图14是示出准备形成有绝缘掩蔽层的阀作用金属基体的工序的一例的示意图。
如图14所示，准备在表面具有电介质层20的阀作用金属基体10A。阀作用金属基体10A包括多个元件部11和支持部12。各个元件部11是条状，从支持部12突出。此外，在各个元件部11的电介质层20上形成有绝缘掩蔽层30。
首先，通过用激光加工或者冲压加工等将在表面具有多孔质部的阀作用金属基体10A切断，从而加工为包括多个元件部11和支持部12的形状。
接下来，在元件部11的两主面以及两侧面形成绝缘掩蔽层30，使得沿着各个元件部11的短边。
之后，通过对阀作用金属基体10A进行阳极氧化处理，从而在阀作用金属基体10A的表面形成成为电介质层20的氧化覆膜。此时，在用激光加工或者冲压加工等切断的元件部11的侧面也形成氧化覆膜。另外，也可以将已经形成有铝的氧化物的化成箔用作阀作用金属基体10A。在该情况下，也通过对切断后的阀作用金属基体10A进行阳极氧化处理，从而在被切断的元件部11的侧面形成氧化覆膜。
图15是示出形成固体电解质层的工序的一例的示意图。
在元件部11的电介质层20上形成固体电解质层40(参照图4的B等)。如图15所示，优选通过浸渍法在阀作用金属基体10A涂敷含有固体电解质的处理液。在图15中示出了含有固体电解质的处理液70被供给到处理槽75的状态。
作为含有固体电解质的处理液70，例如，使用导电性高分子的分散液。能够通过将导电性高分子的分散液附着于电介质层20的外表面并且使其干燥，从而形成导电性高分子膜。或者，作为含有固体电解质的处理液70，也可以使用聚合性单体、例如3，4-乙烯二氧噻吩和氧化剂的含有液。能够使聚合性单体的含有液附着于电介质层20的外表面并且通过化学聚合来形成导电性高分子膜。该导电性高分子膜成为固体电解质层40。
如图15所示，通过将阀作用金属基体10A浸渍到处理液70，从而处理液70被浸渗到阀作用金属基体10A的多孔质部。在给定时间的浸渍后，从处理液70提起阀作用金属基体10A，以给定温度以及给定时间使其干燥。通过将向处理液70的浸渍、提起以及干燥反复给定次数，从而形成固体电解质层40。
例如，通过将阀作用金属基体10A浸渍到包括导电性高分子的第1分散液、提起以及干燥，从而形成第1固体电解质层。进行多次向第1分散液的浸渍、提起以及干燥。
也可以在形成了第1固体电解质层后，通过将阀作用金属基体10A浸渍到包括底涂化合物的溶液、提起以及干燥，从而形成底涂层。
之后，通过将阀作用金属基体10A浸渍到包括导电性高分子的第2分散液、提起以及干燥，从而形成第2固体电解质层。此时，优选第2分散液中的导电性高分子的浓度比第1分散液中的导电性高分子的浓度高。
通过上述方法而形成的固体电解质层包括设置在电介质层上的第1固体电解质层和设置在上述第1固体电解质层上的第2固体电解质层，上述第2固体电解质层中的导电性高分子的含有量比上述第1固体电解质层中的导电性高分子的含有量变多。
用纯水洗涤阀作用金属基体10A，除去剩余的底涂化合物。在洗涤后，进行干燥处理。由此，在给定区域形成固体电解质层40。
图16是示意性示出形成了固体电解质层后的元件部的一例的俯视图。图17是沿着图16所示的元件部的X-X线的剖视图。
如图16以及图17所示，优选设置在阴极部32中与绝缘掩蔽层30相接的区域的固体电解质层40c的厚度，大于设置在阴极部32的中央区域的固体电解质层40b的厚度。
如上所述，若阴极部32中的绝缘掩蔽层30的附近的固体电解质层40c的厚度小于阴极部32的中央区域中的固体电解质层40b的厚度，则有可能通过隧道电流而导通从而短路，或者泄漏电流变大。与此相对，如图16以及图17所示，通过使阴极部32中的绝缘掩蔽层30的附近的固体电解质层40c的厚度大于阴极部32的中央区域中的固体电解质层40b的厚度，从而变为不易产生短路，并且能够减少泄漏电流不良。
在形成了固体电解质层40后，通过将阀作用金属基体10A浸渍到碳糊剂、提起以及干燥，从而在给定区域形成碳层50(参照图4的C等)。
在形成了碳层50后，通过将阀作用金属基体10A浸渍到银糊剂等的导电性糊剂、提起以及干燥，从而在给定区域形成阴极导体层60(参照图1等)。
将阀作用金属基体10A切断从而分离元件部11。
经过以上工序，得到固体电解电容器元件。
[固体电解电容器]
以下，对于包括本发明的固体电解电容器元件的固体电解电容器的一例进行说明。另外，本发明的固体电解电容器元件也可以包括在具有其他结构的固体电解电容器中。例如，也可以将引线框用作外部电极。此外，在本发明的固体电解电容器中也可以包括本发明的固体电解电容器元件以外的固体电解电容器元件。
图18是示意性示出本发明的固体电解电容器的一例的立体图。图19是沿着图18所示的固体电解电容器的Z-Z线的剖视图。
在图18以及图19中，用L示出固体电解电容器100以及外装体110的长度方向，用W示出宽度方向，用T示出高度方向。这里，长度方向L和宽度方向W和高度方向T相互正交。
如图18以及图19所示，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具备外装体110、第1外部电极120、第2外部电极130和多个固体电解电容器元件1。固体电解电容器元件1是本发明的固体电解电容器元件的一例。
外装体110将多个固体电解电容器元件1密封。即，在外装体110中埋设有多个固体电解电容器元件1。另外，外装体110也可以密封一个固体电解电容器元件1。即，在外装体110的内部，也可以埋设有一个固体电解电容器元件1。
外装体110具有大致长方体状的外形。外装体110具有在高度方向T上相对的第1主面110a及第2主面110b、在宽度方向W上相对的第1侧面110c及第2侧面110d、以及在长度方向L上相对的第1端面110e及第2端面110f。
虽然外装体110如上述那样具有大致长方体状的外形，但是优选在角部以及棱线部带有圆形。角部是外装体110的3面相交的部分，棱线部是外装体110的2面相交的部分。
外装体110例如由密封树脂构成。
密封树脂至少包括树脂，优选包括树脂以及填料。
作为树脂，优选使用环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂、液晶聚合物等。
作为填料，优选使用二氧化硅粒子、氧化铝粒子、金属粒子等。
作为密封树脂，优选使用包括固形环氧树脂、酚醛树脂和二氧化硅粒子的材料。
在使用固形的密封树脂的情况下，优选使用压缩模制、传递模制等的树脂模制，更优选使用压缩模制。此外，在使用液状的密封树脂的情况下，优选使用点胶法、印刷法等的成形方法。其中，优选通过压缩模制用密封树脂密封固体电解电容器元件1的周围从而形成外装体110。
外装体110也可以由基板和设置在基板上的密封树脂构成。基板例如是玻璃环氧基板等的绝缘性树脂基板。在该情况下，基板的底面构成外装体110的第2主面110b。基板的厚度例如是100μm。
在高度方向T上层叠多个固体电解电容器元件1。多个固体电解电容器元件1的各自的延在方向成为与外装体110的第1主面110a以及第2主面110b大致平行。固体电解电容器元件1彼此也可以通过导电性粘接剂相互接合。
第1外部电极120设置在外装体110的第1端面110e。在图18中，第1外部电极120从外装体110的第1端面110e遍及第1主面110a、第2主面110b、第1侧面110c及第2侧面110d的每一个而设置。第1外部电极120与从外装体110露出的固体电解电容器元件1的阀作用金属基体10电连接。第1外部电极120也可以在外装体110的第1端面110e中与阀作用金属基体10直接连接，也可以间接连接。
第2外部电极130设置在外装体110的第2端面110f。在图18中，第2外部电极130从外装体110的第2端面110f遍及第1主面110a、第2主面110b、第1侧面110c及第2侧面110d的每一个而设置。第2外部电极130与从外装体110露出的固体电解电容器元件1的阴极导体层60电连接。第2外部电极130也可以在外装体110的第2端面110f中与阴极导体层60直接连接，也可以间接连接。
第1外部电极120以及第2外部电极130分别优选通过从由浸渍涂敷法、丝网印刷法、转印法、喷墨印刷法、点胶法、喷涂法、刷涂法、滴注法、静电涂装法、镀覆法以及溅射法构成的组中选择的至少一种方法来形成。
第1外部电极120优选具有包括导电成分和树脂成分的树脂电极层。通过第1外部电极120包括树脂成分，从而第1外部电极120和外装体110的密封树脂的密接性高，所以可靠性提高。
第2外部电极130优选具有包括导电成分和树脂成分的树脂电极层。通过第2外部电极130包括树脂成分，从而第2外部电极130和外装体110的密封树脂的密接性高，所以可靠性提高。
导电成分优选包括银、铜、镍、锡等的金属单体、或者含有这些金属的至少一种的合金等作为主成分。
树脂成分优选包括环氧树脂、酚醛树脂等作为主成分。
树脂电极层例如通过浸渍涂敷法、丝网印刷法、转印法、喷墨印刷法、点胶法、喷涂法、刷涂法、滴注法、静电涂装法等的方法来形成。其中，树脂电极层优选是通过用丝网印刷法涂布导电性糊剂而形成的印刷树脂电极层。在树脂电极层通过用过丝网印刷法涂布导电性糊剂而形成的情况下，与通过用浸渍涂敷法涂布导电性糊剂而形成的情况相比，第1外部电极120以及第2外部电极130容易变得平坦。即，第1外部电极120以及第2外部电极130的厚度容易变得均匀。
在第2外部电极130具有树脂电极层的情况下，通过第2外部电极130、碳层50以及阴极导体层60包括树脂成分，从而第2外部电极130和碳层50的密接性以及第2外部电极130和阴极导体层60的密接性高，所以可靠性提高。
第1外部电极120以及第2外部电极130的至少一方也可以具有通过镀覆法而形成的所谓的镀覆层。作为镀覆层，例如，可以列举锌/银/镍层、银/镍层、镍层、锌/镍/金层、镍/金层、锌/镍/铜层、镍/铜层等。优选在这些镀覆层上，例如，依次设置铜镀覆层、镍镀覆层和锡镀覆层(或者，除了一部分镀覆层)。
第1外部电极120以及第2外部电极130的至少一方也可以同时具有树脂电极层以及镀覆层。例如，第1外部电极120也可以具有连接于阀作用金属基体10的树脂电极层和设置在树脂电极层的表面上的外层镀覆层。此外，第1外部电极120也可以具有连接于阀作用金属基体10的内层镀覆层、设置为覆盖内层镀覆层的树脂电极层和设置在树脂电极层的表面上的外层镀覆层。
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元件的实施例。另外，本发明不是仅限于这些实施例。
[固体电解电容器元件的制作]
(实施例)
作为实施例1～10，合计制作了10个图1、图2以及图3所示的固体电解电容器元件1。以下示出制作方法。
(1)如图14所示，用激光加工或者冲压加工形成具有多个元件部11的条状的阀作用金属基体10A。阀作用金属基体10A具有通过盐酸等进行了蚀刻处理的多孔质部。
(2)在元件部11的两主面以及两侧面形成绝缘掩蔽层30，使得沿着元件部11的短边。形成绝缘掩蔽层30，使得一个元件部11中的电容部的尺寸在长度方向L的尺寸：4.5mm以上且7.0mm以下、宽度方向W的尺寸：3.0mm以上到4.0mm之间成为给定尺寸。绝缘掩蔽层30的尺寸形成为电容部的沿着长度方向L的长度成为0.5mm以上且2mm以下。
(3)对阀作用金属基体10进行阳极氧化处理，在元件部11形成成为电介质层20的氧化覆膜。在被激光加工或者冲压加工的元件部11的侧面也形成氧化覆膜。通过在包括硼酸、磷酸、己二酸或它们的钠盐、铵盐等的水溶液中对阀作用金属基体10A进行阳极氧化处理，从而形成氧化覆膜。
(4)通过将阀作用金属基体10A浸渍到包括构成第1固体电解质层的导电性高分子的分散液，从而使上述分散液浸渗，在图4的B所示的区域形成第1固体电解质层。在浸渍后进行干燥处理。进行多次(4)的作业。另外，在浸渍条件中，通过使下拉速度(浸渍速度)最佳化，从而分散液向多孔质部的浸渗性提高，其结果，后述的静电电容提高。
(5)通过将阀作用金属基体10A浸渍到包括底涂化合物的溶液(参照日本特许第6449914号公报。包括至少一种胺基和至少一种羧酸基或磺酸基的双官能或多官能单体化合物)，从而在图4的B所示的区域形成底涂层。在浸渍后进行干燥处理。
在干燥处理中，若在干燥中使条状的阀作用金属基体10A以翻转了180度的状态进行干燥，则包括底涂化合物的溶液容易积存在绝缘掩蔽层30的附近，所以底涂化合物的干燥后的附着量变多。
此外，在向包括底涂化合物的溶液的浸渍条件中，通过使下拉速度(浸渍速度)最佳化，具体而言，通过使下拉速度比包括底涂化合物的溶液浸染具有多孔质部的阀作用金属基体10A的速度慢，从而向多孔质部的浸渗性提高，所以底涂化合物的干燥后的附着量变多。
(6)通过使阀作用金属基体10A浸渍到包括构成第2固体电解质层的导电性高分子的分散液，从而浸渗上述分散液而在图4的B所示的区域形成第2固体电解质层。在浸渍后进行干燥处理。
在干燥处理中，若在干燥中使条状的阀作用金属基体10A以翻转了180度的状态进行干燥，则包括固体电解质的溶液容易积存在绝缘掩蔽层30的附近，所以通过与底涂化合物的交联反应，干燥后的第2固体电解质层的厚度变大。若进行(5)的干燥处理中的180度翻转，则更进一步促進与底涂化合物的交联反应，所以干燥后的第2固体电解质层的厚度变大，但是仅浸渍条件的最佳化也有效果。根据这些，后述的等效串联电阻(ESR)提高。
另外，使导电性高分子的浓度比第1固体电解质层高的分散液浸渗来形成第2固体电解质层。
通过上述(5)或者(6)，固体电解质层40在阴极部32中的绝缘掩蔽层30的附近的厚度变得比阴极部32的中央区域的厚度大。
(7)用纯水洗涤条状的阀作用金属基体10A，除去剩余的底涂化合物。在洗涤后，进行干燥处理。
(8)通过将阀作用金属基体10A浸渍到碳糊剂，从而在图4的C所示的区域形成碳层50。在浸渍后进行干燥处理。
(9)通过将阀作用金属基体10A浸渍到银糊剂，从而在图1所示的区域形成阴极导体层60。在浸渍后进行干燥处理。
(比较例)
作为比较例1～10，合计制作了10个图20以及图21所示的固体电解电容器元件1A。制作方法与实施例同样。
图20是示意性示出比较例涉及的固体电解电容器元件的一例的俯视图。图21是沿着图20所示的固体电解电容器元件的X-X线的剖视图。
图20以及图21所示的固体电解电容器元件1A具备在表面具有电介质层20的阀作用金属基体10、设置在电介质层20上的绝缘掩蔽层30、设置在电介质层20上的固体电解质层40、设置在固体电解质层40上的碳层50、以及设置在碳层50上的阴极导体层60。
图22的A是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层以及绝缘掩蔽层的一例的俯视图。图22的B是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层以及固体电解质层的一例的俯视图。图22的C是示意性示出构成图20所示的固体电解电容器元件的电介质层、绝缘掩蔽层、固体电解质层以及碳层的一例的俯视图。
如图20、图21以及图22的A所示，在电介质层20上，围设有给定宽度的绝缘掩蔽层30。绝缘掩蔽层30设置在阀作用金属基体10的两主面以及两侧面，使得沿着阀作用金属基体10的短边。通过绝缘掩蔽层30，阀作用金属基体10被分离为阳极部31以及阴极部32。
如图20、图21以及图22的B所示，固体电解质层40设置在阴极部32的电介质层20上。固体电解质层40被设置为前端覆盖绝缘掩蔽层30的外表面。固体电解质层40也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的一部分，也可以被设置为覆盖绝缘掩蔽层30的外表面的整体。
如图20、图21以及图22的C所示，碳层50被设置为前端50a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面，并且被设置为前端50a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中与固体电解质层40的前端40a相同的位置。
如图20以及图21所示，阴极导体层60被设置为前端60a覆盖绝缘掩蔽层30的外表面中与碳层50的前端50a相同的位置。
如图20以及图21所示，在阴极部32中不存在阴极导体层60未覆盖碳层50的一部分的阴极导体层非形成区域。
[固体电解电容器元件的评价]
对于实施例1～10以及比较例1～10的固体电解电容器元件，作为初始特性，测定了120Hz下的静电电容、100kHz下的等效串联电阻(ESR)以及泄漏电流(LC)。另外，泄漏电流在施加16V的额定电压2分钟后测定。关于静电电容以及ESR，计算出了平均值(Avg)以及标准偏差(σ)。关于LC，将不足5μA的判定为○(良)，将5μA以上且不足200μA的判定为△(可)，将200μA以上且短路的判定为×(不可)。在表1中示出结果。
[表1]
由表1可知，在实施例涉及的固体电解电容器元件中，与比较例涉及的固体电解电容器元件相比，等效串联电阻低并且泄漏电流不良少。
附图标记说明
1、1A、2、3 固体电解电容器元件
10、10A 阀作用金属基体
11 元件部
12 支持部
20 电介质层
30 绝缘掩蔽层
31 阳极部
32 阴极部
40 固体电解质层
40a 固体电解质层的前端
40b 设置在阴极部的中央区域的固体电解质层
40c 设置在阴极部中与绝缘掩蔽层相接的区域的固体电解质层
50 碳层
50a 碳层的前端
60 阴极导体层
60a 阴极导体层的前端
70 处理液
75 处理槽
100 固体电解电容器
110 外装体
110a 第1主面
110b 第2主面
110c 第1侧面
110d 第2侧面
110e 第1端面
110f 第2端面
120 第1外部电极
130 第2外部电极
A1、A2 阴极导体层非形成区域。

Claims (7)

1.一种固体电解电容器元件，具备：
阀作用金属基体，在至少一个主面具有电介质层；
绝缘掩蔽层，设置在所述电介质层上，将所述阀作用金属基体分离为阳极部以及阴极部；
固体电解质层，设置在所述阴极部的所述电介质层上；
碳层，设置在所述固体电解质层上；以及
阴极导体层，设置在所述碳层上，
所述固体电解质层被设置为前端覆盖所述绝缘掩蔽层的外表面的至少一部分，
所述碳层被设置为前端覆盖所述绝缘掩蔽层的外表面中与所述固体电解质层的前端相同的位置或者比所述固体电解质层的前端靠阴极部侧的位置，
所述阴极导体层被设置为前端覆盖所述绝缘掩蔽层的外表面中比所述碳层的前端靠阴极部侧的位置，
在所述阴极部中存在所述阴极导体层未覆盖所述碳层的一部分的阴极导体层非形成区域。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器元件，其中，
在从所述阀作用金属基体的主面的法线方向观察时，所述阴极导体层被设置为前端的中央部位于所述绝缘掩蔽层上，并且前端的两端部位于所述阴极部上。
3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器元件，其中，
在从所述阀作用金属基体的主面的法线方向观察时，所述阴极导体层被设置为从前端的两端部朝向前端的中央部而靠近所述绝缘掩蔽层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，
设置在所述阴极部中与所述绝缘掩蔽层相接的区域的所述固体电解质层的厚度，大于设置在所述阴极部的中央区域的所述固体电解质层的厚度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，
所述固体电解质层包括设置在所述电介质层上的第1固体电解质层和设置在所述第1固体电解质层上的第2固体电解质层，
所述第2固体电解质层中的导电性高分子的含有量比所述第1固体电解质层中的导电性高分子的含有量多。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体电解电容器元件，其中，
所述阴极导体层是银层。
7.一种固体电解电容器，具备：
权利要求1至6中任一项所述的固体电解电容器元件；
外装体，密封所述固体电解电容器元件；
第1外部电极，与从所述外装体露出的所述固体电解电容器元件的所述阀作用金属基体电连接；以及
第2外部电极，与从所述外装体露出的所述固体电解电容器元件的所述阴极导体层电连接。
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