CN1822266B - 固体电解电容器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固体电解电容器及其制作方法，通过稳定地进行切口氧化膜形成来抑制阳极用引线出头端子焊接部的腐蚀，由此可稳定固体电解电容器的LC特性。该固体电解电容器具有电容元件(1)，该电容元件通过把在具有阀作用的金属的表面上形成了氧化膜的阳极(3)、具备具有阀作用的金属的阴极(2)、和被设置在所述两极(2、3)之间的隔离膜(4)卷成卷状而构成，并且在所述两极(2、3)之间设有固体电解质，在阳极(3)上固定有在表面上形成了氧化膜的阳极用引线出头端子(6)，在所述阴极上固定有阴极用引线出头端子(14)，其特征是：把阳极用引线出头端子(6)上的氧化膜厚度相对阳极(3)的氧化膜厚度的比率限制在大于等于75％。

Description

固体电解电容器及其制作方法

技术领域

本发明涉及固体电解电容器及其制作方法，该固体电解电容器的构造是，具有通过把在具有阀作用的金属表面上形成了氧化膜的阳极、具备具有阀作用的金属的阴极、和设置在上述两极之间的隔离膜卷成卷而构成的电容元件，而且，在上述两极之间设置有固体电解质，并且在上述阳极上固定有在表面上形成了氧化膜的阳极用引线出头端子，在上述阴极上固定有阴极用引线出头端子。

背景技术

使用了钽或铝等的具有阀作用的金属的电解电容器，由于其体积小且容量大，所以被广泛地使用，在电解电容器中，在电解质中使用了聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺类等的导电性高分子或TCNQ络盐的固体电解电容器受到了特别的重视。

这里，上述的固体电解电容器是通过以下的工序做成的(参照下记的专利文献1)。

首先，在由经过了蚀刻处理和氧化膜形成处理的铝箔构成的阳极和阴极上分别固定阳极用引线出头端子和阴极用引线出头端子，然后在把隔离纸夹在上述阳极和阴极之间的状态下，将上述阳极和阴极卷成圆筒状，由此来形成电容元件，然后进一步进行该电容元件的切口氧化膜形成和热处理。然后把上述电容元件浸泡在包含氧化剂和单体的溶液中，然后通过使其热聚合，在电容元件的两极之间形成导电性高分子层(固体电解质层)。接下来，在把电容元件收纳固定在铝壳内之后，密封铝壳的开口部，并进一步进行老化处理。最后，把基座板插入电容器的卷边面，并通过对电容器的引线进行冲压加工和弯折加工而做成电极端子，由此来完成固体电解电容器的制作。

[专利文献1]特开平6-310381号公报

这里，对于上述固体电解电容器，尽管在市场上对于其高耐压品的需求非常大，然而固体电解电容器与电解液型的电解电容器相比，存在着漏电流(LC)的自修复功能差的问题。为了提高这样的固体电解电容器的耐压，需要预先提高阳极箔的介质氧化膜的耐压(换言之是提高阳极箔的氧化膜形成处理电压)。另外，基于同样的理由，切口部分的氧化膜形成是固体电解电容器的特有的处理，不仅限于在提高耐压的情况下进行。

通常，在制作工序中所进行的切口的氧化膜形成处理虽然是在与阳极箔的氧化膜形成处理电压相同的电压下进行，但在切口的氧化膜形成处理电压超过了200V(特别是230V)时，在使用了通常的阳极用引线出头端子(氧化膜形成处理电压为160V左右)的情况下，切口的氧化膜形成不稳定，在阳极用引线出头端子焊接部常常发生腐蚀等。结果存在着固体电解电容器的LC特性不稳定的问题。

发明内容

因此，本发明就是为了解决上述的问题而提出的，其目的是，提供一种通过使切口的氧化膜形成稳定，抑制阳极用引线出头端子焊接部的腐蚀，从而能够稳定LC特性的固体电解电容器及其制作方法。

为了达到上述的目的，本发明之1提供一种固体电解电容器，其具有如下的构造，即：具有电容元件，该电容元件通过把在具有阀作用的金属表面上形成了氧化膜的阳极、具备具有阀作用的金属的阴极、和被设置在所述两极之间的隔离膜卷成卷状而构成，并且构成为在所述两极之间设有固体电解质，且在所述阳极上固定有在表面形成了氧化膜的阳极用引线出头端子，在所述阴极上固定有阴极用引线出头端子的构造，其特征在于：存在相对所述阳极上的氧化膜厚度，所述阳极用引线出头端子上的氧化膜厚度的比率为大于等于75％、并小于100％的部位。

本申请的发明者们发现，作为造成切口氧化膜形成不稳定以及阳极用引线出头端子焊接部的腐蚀的原因，是由于阳极用引线出头端子的氧化膜形成处理电压相对切口氧化膜形成的形成处理电压而过低。通常，由于在固体电解电容器中所使用的阳极用引线出头端子的氧化膜形成处理电压为160V，所以在切口氧化膜形成时如果施加超过200V(尤其是230V)的电压，则导致阳极用引线出头端子本身被形成得过大，这不仅使切口的氧化膜形成不稳定，而且由于被实施氧化膜形成处理而使得大电流流过阳极用引线出头端子，所以使阳极用引线出头端子的焊接部被腐蚀。

因此，为了使切口的氧化膜形成稳定(使固体电解电容器耐高压)，预先以大于等于阳极氧化膜形成的形成处理电压的75％的电压对阳极用引线出头端子进行氧化膜形成处理，即，相对阳极上的氧化膜的厚度，将阳极用引线出头端子上的氧化膜的厚度的比率限制在大于等于75％。这样，即使切口氧化膜形成的形成处理电压(被设定为与阳极的氧化膜形成处理电压相同的电压)增高，也可以使切口氧化膜形成稳定，并且由于在阳极用引线出头端子中不流过大电流，所以可抑制阳极用引线出头端子的焊接部的腐蚀。

本发明之2的特征是，在本发明之1的固体电解电容器中，作为所述固体电解质而使用聚噻吩类、聚吡咯类、聚苯胺类的导电性高分子或TCNQ络盐。

作为固体电解质，列举了聚噻吩类、聚吡咯类、聚苯胺类的导电性高分子或TCNQ络盐，但本发明不限于这些。

本发明之3的特征是，在本发明之2的固体电解电容器中，作为固体电解质而使用聚噻吩类导电性高分子。

本发明之4的特征是，在本发明之1～3的任意一种固体电解电容器中，所述阳极上的氧化膜厚度大于等于3.5×10^-7m，在所述阳极用引线出头端子的氧化膜中存在厚度大于等于2.8×10^-7m、且小于3.5×10^-7m的部分。

根据这样的构造，可进一步发挥上述的作用和效果。

本发明之5的特征是，在本发明之4的固体电解电容器中，所述阳极用引线出头端子上的氧化膜的一部分具有与所述阳极上的氧化膜相同的厚度。

由于在被氧化膜形成处理后的阳极用引线出头端子上，存在着在之后的进行切口氧化膜形成时与氧化膜形成液接触的部分，所以在切口氧化膜形成时该部分被再度实施氧化膜形成处理。因此，在该部分上的氧化膜厚度成为与阳极上的氧化膜同等的厚度。但是，即使这样地使阳极用引线出头端子的一部分在切口氧化膜形成时被再度实施氧化膜形成处理，由于如上所述那样，切口氧化膜形成的形成处理电压与阳极用引线出头端子的氧化膜形成时的形成处理电压的差异小，所以不会发生问题。

本发明之6的特征是，在本发明之1～5任意一种固体电解电容器中，额定电压大于等于50V。

本发明特别适合于额定电压大于等于50V的高耐压品。

另外，为了达到上述目的，本发明之7提供一种固体电解电容器的制作方法，包括：通过氧化膜形成处理，在具有阀作用的金属表面上形成氧化膜而作成阳极，并且在阳极用引线出头端子的表面上形成氧化膜的第1步骤；分别把所述阳极用引线出头端子固定在所述阳极上，把阴极用引线出头端子固定在具备了具有阀作用的金属的阴极上的第2步骤；把所述阳极、所述阴极和被设置在这两极之间的隔离膜卷成卷状来作成电容元件的第3步骤；进行所述电容元件的切口氧化膜形成的第4步骤；和使所述电容元件包含固体电解质的第5步骤，其特征在于：在所述第1步骤中，把制作阳极用引线出头端子时的氧化膜形成处理电压与制作阳极时的氧化膜形成处理电压之比限制在大于等于75％。

一般知道氧化膜的厚度与氧化膜形成处理电压成正比。因此，根据这种方法，可容易地制作出本发明之1的电解电容器。

另外，关于阳极用引线出头端子制作时的氧化膜形成处理电压相对阳极制作时的氧化膜形成处理电压的比率，优选小于100％。其原因是，如果阳极用引线出头端子制作时的氧化膜形成处理电压相对阳极制作时的氧化膜形成处理电压的比率大于等于100％，则在阳极用引线出头端子的氧化膜的制作时的氧化膜形成处理的电功率过大，将导致其增加到阳极箔的氧化膜的厚度。

本发明之8的特征是，在本发明之7的固体电解电容器的制作方法中，在所述第5步骤中，在使电容元件浸含了单体之后，通过热聚合来使电容元件含有固体电解质。

根据这样地方法，可更容易地制作出本发明之1的电解电容器。

本发明之9的特征是，在本发明之7或8的固体电解电容器的制作方法中，额定电压大于等于50V。

本发明尤其适合于额定电压大于等于50V的高耐压品。

本发明之10的特征是，在本发明之9的固体电解电容器的制作方法中，制作阳极时的氧化膜形成处理电压大于等于300V，制作阳极用引线出头端子时的氧化膜形成处理电压大于等于225V。

根据这样的方法，可容易地制作出高耐压的电解电容器。

根据本发明，通过使切口氧化膜形成稳定，抑制阳极用引线出头端子焊接部的腐蚀，可达到使固体电解电容器的LC特性稳定的良好的效果。

附图说明

图1是表示用于本发明的1例固体电解电容器的电容元件的立体图。

图2是表示作为本发明的一例的固体电解电容器的剖面图。

图3是表示作为本发明的1例的固体电解电容器的阳极用引线出头端子的俯视图。

图中：1-电容元件；2-阴极；3-阳极；6-阳极用引线出头端子；7-引线；14-阴极用引线出头端子；70-焊接部。

具体实施方式

下面，进一步对本发明进行详细说明，本发明不限于以下的最佳实施方式，在不变更本发明的主导技术思想的范围内可进行适当的实施方式的变更。

图1是表示使用本发明的1例固体电解电容器的电容元件的立体图，图2是表示作为本发明的一例的固体电解电容器的剖面图。

如图2所示，在铝壳9内配置有电容元件1，在该电容元件1上插入密封用橡胶塞10。而且，通过将铝壳9的开口部横向收缩和弧状内弯，来进行密封，在该密封部上插入塑料制的基座板11。在该基座板11上设有电极端子12，该电极端子12通过对分别与上述阳极2和阴极3电连接的后述的阳极用引线8和阳极用引线7进行冲压加工和弯折加工而形成。

另一方面，如图1所示，上述的电容元件1具有：在表面呈凹凸状的铝箔的表面上形成了氧化膜的阳极3；由表面呈凹凸状的铝箔构成的阴极2；和设置在这两电极2、3之间的纸制隔离膜4。而且，通过把这两电极2、3和隔离膜4卷成圆筒状，而构成圆筒状的电容元件1，在该电容元件1的卷绕末端粘贴固定胶条5。另外，在上述两极2、3之间形成有聚噻吩类的导电性高分子层。

这里，在图1中，6是阳极用引线出头端子，7是阳极用引线，具体的构造是，如图3所示，在由突出部61、肋部62和扁平部63构成的铝制阳极用引线出头端子6上焊接有阳极用引线7。另外，在图3中，70是焊接部。另外，在图1中，14是阴极用引线出头端子，8是阴极用引线，具体的构造与图3所示的阳极用引线出头端子6和阳极用引线7的构造相同。但是阴极用引线出头端子7与阳极用引线出头端子6的不同点是未被进行氧化膜形成处理。

具有上述构造的固体电解电容器是通过以下的工序做成的。

首先，对从铝制薄板切出的带状铝箔实施蚀刻处理。实施这样的蚀刻处理是为了使铝箔的表面粗糙化，以扩大表面面积，增大静电容量。然后，通过把铝箔浸泡在氧化膜形成液中，并施加250V的电压(采用250V的氧化膜形成处理电压)，使铝氧化而形成氧化铝膜(化学生成覆盖膜)。由此做成了阳极3。另外，作为氧化膜形成液已知有磷酸盐、硼酸盐、已二酸盐的溶液，但也可以使用其它的酸盐溶液。

这里，关于氧化铝膜的厚度，由于对应1V的氧化膜形成处理电压(施加电压)形成14×10^-10m的厚度，并与氧化膜形成处理电压成正比，所以形成在上述阳极3上的氧化铝膜的厚度如下式(1)所示。

250×14×10^-10m＝3.5×10^-7m       (1)

与上述阳极制作工序同时，在下述的条件下通过也对铝制阳极用引线出头端子6施加电压(进行氧化膜形成处理)，来形成氧化铝膜(化学生成覆盖膜)。但是，由于此时的施加电压为200V，所以形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度如下式(2)所示。

200×14×10^-10m＝2.8×10^-7m       (2)

但是，阳极用引线出头端子6的一部分(图3中的位于双点划线左侧的部分)64，由于其在后述的切口氧化膜形成时与氧化膜形成液接触，所以在采用与阳极3的氧化膜形成处理电压相同的电压(250V)进行切口氧化膜形成时再度形成氧化膜。结果，阳极用引线出头端子6的一部分64的氧化铝膜的厚度与形成在上述阳极3上的氧化铝膜的厚度相同，为3.5×10^-7m。

然后，通过锪孔加工，把上述阳极用引线出头端子6固定在上述阳极3上，另一方面，通过锪孔加工，把阴极用引线出头端子14固定在由铝箔构成的阴极2上。

然后，在把作为绝缘体的隔离膜4夹在上述阳极3和阴极2之间的状态下，把上述阳极3和阴极2卷成圆辊状，将卷的末端用胶条5固定，至此做成了电容元件1。这里，如上所述，阳极3由于是采用切割的铝制薄板制作，所以在阳极3的端面上未形成氧化铝膜(介质氧化膜)。因此，通过采用250V的施加电压(与阳极3的氧化膜形成处理电压相同的电压)进行电容元件1的切口氧化膜形成，在阳极的端面上也形成了氧化铝膜。然后，通过对电容元件1进行280℃的热处理，使氧化铝膜的特性达到稳定。

然后，把电容元件1浸泡在包含作为单体的3，4-乙二氧撑噻吩和作为氧化剂溶液的对甲苯磺酸铁的丁醇溶液中，然后通过发生热聚合反应，在两极2、3之间形成导电性高分子层，至此完成了电容元件1的制作。

然后，如图2所示，把按照上述方法制作的电容元件1收纳在铝壳9内，并且在把密封用橡胶塞10插入到电容元件1上的铝壳9内，并进行了固定之后，通过对铝壳9的开口部实施横向收缩和弧状内弯处理，形成密封。最后，在进行了老化处理之后，在电容的卷边面上插入塑料制的基座板11，并进一步进行电容的引线7、8的冲压加工和弯折加工，形成电极端子12，由此制作成了固体电解电容器。

这样制作的固体电解电容器的额定电压为50V，而且铝壳9的外形尺寸的直径为10.0mm、高度为8.0mm。

[实施例]

(实施例1)

与用于实施上述发明的最佳方式同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为本发明的电容器A1。

(实施例2)

除了在对阳极3(包括阳极的切口，在以下的实施例3和比较例1～3中也同样包括阳极的切口)和阳极用引线出头端子6进行氧化膜形成处理时，分别采用了400V、300V的施加电压以外，与实施例1同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为本发明的电容器A2。

另外，形成在阳极3上的氧化铝膜的厚度成为下式(3)，形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度成为下式(4)。

400×14×10^-10m＝5.6×10^-7m    (3)

300×14×10^-10m＝4.2×10^-7m    (4)

(实施例3)

除了在对阳极3和阳极用引线出头端子6进行氧化膜形成处理时，分别采用了450V、400V的施加电压以外，与实施例1同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为本发明的电容器A3。

另外，形成在阳极3上的氧化铝膜的厚度成为下式(5)，形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度成为下式(6)。

450×14×10^-10m＝6.3×10^-7m    (5)

400×14×10^-10m＝5.6×10^-7m    (6)

(比较例1)

除了在对阳极3和阳极用引线出头端子6进行氧化膜形成处理时，分别采用250V、160V的施加电压以外，与实施例1同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为比较例电容器X1。

另外，形成在阳极3上的氧化铝膜的厚度成为下式(7)，形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度成为下式(8)。

250×14×10^-10m＝3.5×10^-7m     (7)

160×14×10^-10m＝2.24×10^-7m    (8)

(比较例2)

除了在对阳极3和阳极用引线出头端子6进行氧化膜形成处理时，分别采用了400V、200V的施加电压以外，与实施例1同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为比较例电容器X2。

另外，形成在阳极3上的氧化铝膜的厚度成为下式(9)，形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度成为下式(10)。

400×14×10^-10m＝5.6×10^-7m     (9)

200×14×10^-10m＝2.8×10^-7m     (10)

(比较例3)

除了在对阳极3和阳极用引线出头端子6进行氧化膜形成处理时，分别采用了450V、300V的施加电压以外，与实施例1同样地制作了固体电解电容器。

以下，把这样制作的固体电解电容器称为比较例电容器X3。

另外，形成在阳极3上的氧化铝膜的厚度成为下式(11)，形成在阳极用引线出头端子6上的氧化铝膜的厚度成为下式(12)。

450×14×10^-10m＝6.3×10^-7m     (11)

300×14×10^-10m＝4.2×10^-7m     (12)

(实验1)

在上述本发明的电容器A1～A3和比较例电容器X1～X3中，对切口氧化膜形成工序中的腐蚀发生率进行了观察，把其结果表示在表1中。另外，关于实验样品的数量，对每种电容器各取20个。

表1

从表1中可看出，在比较例的电容器X1～X3中发生了大量的腐蚀，而本发明的电容器A1～A3完全不发生腐蚀。因此，可认为需要把阳极用引线出头端子的氧化铝膜的膜厚相对阳极的氧化铝膜的膜厚的(对阳极用引线出头端子的氧化膜形成处理电压与对阳极的氧化膜形成处理电压)的比率限制在大于等于75％。

(实验2)

在上述本发明的电容器A1～A3和比较例电容器X1～X3中，对初始LC特性进行了观察，把其结果表示在表2中。另外，关于实验样品的数量，对每种电容器各取20个。

表2

从表2中可看出，本发明的电容器A1～A3与比较例的电容器X1～X3相比，初始LC特性有了显著的提高。因此，可认为需要把阳极用引线出头端子的氧化铝膜的膜厚相对阳极的氧化铝膜的膜厚的(对阳极用引线出头端子的氧化膜形成处理电压与对阳极的氧化膜形成处理电压)的比率限制在大于等于75％。

[其它的事项]

(1)在上述实施例中，对于电极的原材料使用了被蚀刻的铝箔，但当然也可以使用平面(未经蚀刻的)铝箔。

(2)虽然对固体电解质使用了聚噻吩类导电性高分子，但不限于此，当然也可以使用聚吡咯类、聚苯胺类等的导电性高分子或TCNQ络盐。

(3)阳极用引线出头端子的氧化膜形成处理可在制作阳极用引线出头端子之前或之后进行。即，在制作阳极用引线出头端子时虽然是通过冲压剪裁由铝等构成的金属薄板来形成，但无论是在冲压剪裁之前进行氧化膜形成处理，还是在冲压剪裁之后进行氧化膜形成处理都可以。另外，在上述的实施例中，虽然只对阳极用引线出头端子进行氧化膜形成处理，但当然也可以对阴极用引线出头端子也进行氧化膜形成处理。而且，如果使用对阴极用引线出头端子也进行了氧化膜形成处理的，则由于能够使两引线出头端子通用，所以可提高生产性。

(4)作为具有阀作用的金属，不限于上述的铝，也可以是钽、铌等。

(5)阳极3和阳极的切口氧化膜形成处理虽然不限于使用相同的电压，但为了稳定地进行切口氧化膜形成，和抑制阳极用引线出头端子焊接部的腐蚀，在两者的氧化膜形成处理中优选使用相同的电压。

本发明可作为被安装在例如移动电话、个人计算机、PDA等电子设备的印刷电路板上的表面安装电子器件来使用。

Claims (4)

1.一种固体电解电容器的制作方法，包括：

通过氧化膜形成处理，在由具有阀作用的金属而构成的阳极的表面上形成氧化膜，并且在阳极用引线出头端子的表面上形成氧化膜的第1步骤；

分别把所述阳极用引线出头端子固定在所述阳极上，把阴极用引线出头端子固定在具备了具有阀作用的金属的阴极上的第2步骤；

把所述阳极、所述阴极和被设置在这两极之间的隔离膜卷成卷状来作成电容元件的第3步骤；

进行所述电容元件的切口氧化膜形成，在所述阳极的端面形成氧化膜的第4步骤；和

使所述电容元件包含固体电解质的第5步骤，

其中：在所述第1步骤中，把在所述引线出头端子的表面形成氧化膜的氧化膜形成处理电压相对在所述阳极的表面形成氧化膜的氧化膜形成处理电压的比率限制在大于等于75％。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容器的制作方法，其特征在于：在所述第5步骤中，在使电容元件浸含了单体之后，通过热聚合来使电容元件含有固体电解质。

3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器的制作方法，其特征在于：额定电压大于等于50V。

4.根据权利要求3所述的固体电解电容器的制作方法，其特征在于：制作阳极时的氧化膜形成处理电压大于等于300V，制作阳极用引线出头端子时的氧化膜形成处理电压大于等于225V。

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