DE112022000903T5

DE112022000903T5 - Festelektrolytkondensator und Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators

Info

Publication number: DE112022000903T5
Application number: DE112022000903.9T
Authority: DE
Inventors: Naotsugu SUGIMURA
Original assignee: Kyocera Avx Components Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-11-16
Also published as: JPWO2022163400A1; WO2022163400A1; CN117355915A

Abstract

Ein Festelektrolytkondensator umfasst einen porösen Sinterkörper, der eine Anode bildet, eine auf dem porösen Sinterkörper gebildete dielektrische Schicht, eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht und eine auf der festen Elektrolytschicht gebildete Leiterschicht, die eine Kathode bildet. Die feste Elektrolytschicht umfasst eine erste Schicht, die auf der dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Die erste Schicht enthält eine Elektrolytlösung. Der Elektrolyt ist zum Beispiel wenigstens einer, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyalkylenglycol, Polyalkylentriol und Derivaten davon besteht. Alternativ dazu ist der Elektrolyt ein Elektrolyt auf Polymerbasis oder ein Elektrolyt auf Carbonatbasis.

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Festelektrolytkondensator und ein Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators.
Technischer Hintergrund
Verschiedene Festelektrolytkondensatoren mit einer Struktur, bei der ein poröser Metallsinterkörper, eine dielektrische Schicht und eine feste Elektrolytschicht aufeinander laminiert sind, wurden bereits vorgeschlagen. Patentliteratur 1 offenbart ein Beispiel für einen herkömmlichen Festelektrolytkondensator.
Liste der Literaturstellen
Patentl iteratu r
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017-092237
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Um Festelektrolytkondensatoren in einem breiteren Anwendungsbereich zu verwenden, ist es zu bevorzugen, die Stehspannung von Festelektrolytkondensatoren zu erhöhen. Weiterhin wäre es wünschenswert, wenn Festelektrolytkondensatoren eine größere Kapazität relativ zu ihrer Gesamtgröße hätten.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Festelektrolytkondensator bereitzustellen, der die Stehspannung verbessern und die elektrostatische Kapazität erhöhen kann. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Festelektrolytkondensators anzugeben.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Festelektrolytkondensator, der durch einen ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, umfasst einen porösen Sinterkörper, der eine Anode bildet, eine auf dem porösen Sinterkörper gebildete dielektrische Schicht, eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht und eine auf der festen Elektrolytschicht gebildete Leiterschicht, die eine Kathode bildet.
Die feste Elektrolytschicht umfasst eine erste Schicht, die auf der dielektrischen Schicht ausgebildet ist, und die erste Schicht umfasst eine Elektrolytlösung.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators, das durch den zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung angegeben wird, umfasst die folgenden Schritte: das Bilden eines porösen Sinterkörpers, der eine Anode bildet, das Bilden einer dielektrischen Schicht auf dem porösen Sinterkörper, das Bilden einer festen Elektrolytschicht auf der dielektrischen Schicht und das Bilden einer Leiterschicht, die eine Kathode bildet, auf der festen Elektrolytschicht. Der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht umfasst eine erste Behandlung, bei der die erste Schicht gebildet wird, wobei man eine erste Flüssigkeit verwendet, die eine Elektrolytlösung enthält.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, einen Festelektrolytkondensator zu erhalten, der die Stehspannung verbessern und die Kapazität erhöhen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung hervor, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen angegeben wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung

[1] 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Festelektrolytkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[2] 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die einen Festelektrolytkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[3] 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die einen Festelektrolytkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[4] 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[5] 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[6] 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[7] 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die schematisch eine erste Variante eines Festelektrolytkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[8] 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die schematisch einen Festelektrolytkondensator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[9] 9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die schematisch einen Festelektrolytkondensator gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
[10] 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch einen Festelektrolytkondensator gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Modi zur Durchführung der Erfindung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Ausdrücke wie „erstes“, „zweites“, „drittes“ usw. in dieser Offenbarung werden verwendet, um Ausdrücke voneinander zu unterscheiden, und sollen die Objekte nicht in eine Rangfolge bringen.
Die 1-3 zeigen einen Festelektrolytkondensator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Festelektrolytkondensator A1 dieser Ausführungsform umfasst einen porösen Sinterkörper 1, eine dielektrische Schicht 2, eine feste Elektrolytschicht 3, eine Leiterschicht 4, ein Dichtungsharz 5, einen Anodenanschluss 6 und einen Kathodenanschluss 7.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Festelektrolytkondensator A1 zeigt. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines zentralen Teils, die einen Festelektrolytkondensator A1 zeigt. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines entscheidenden Teils, die schematisch einen Festelektrolytkondensator A1 zeigt.
Der poröse Sinterkörper 1 bildet eine Anode und besteht aus einem Ventilmetall (z.B. Tantal (Ta) oder Niob (Nb)). Die Form des porösen Sinterkörpers 1 (Makroform, die durch externe Beobachtung erkannt werden kann) unterliegt keiner besonderen Einschränkung und ist zum Beispiel eine Quaderform. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Anodendraht 11 an dem porösen Sinterkörper 1 befestigt. Der Anodendraht 11 dringt zum Teil in das Innere des porösen Sinterkörpers 1 ein. Der Anodendraht 11 besteht zum Beispiel aus Tantal oder Niob, also einem Ventilmetall. Der poröse Sinterkörper 1 enthält mehrere Mikroporen (Poren).
Die dielektrische Schicht 2 ist auf dem porösen Sinterkörper 1 gebildet. In dem gezeigten Beispiel ist die dielektrische Schicht 2 auf die Oberfläche des porösen Sinterkörpers 1 laminiert. Wie oben beschrieben ist, ist der poröse Sinterkörper 1 eine Struktur mit mehreren Poren. Daher bedeckt die dielektrische Schicht 2 nicht nur die äußere Oberfläche des porösen Sinterkörpers 1 (die Oberfläche, die nach außen in Erscheinung tritt), sondern bedeckt auch wenigstens einen Teil der inneren Oberflächen der Poren (zum Beispiel diejenigen relativ nahe zur äußeren Oberfläche des porösen Sinterkörpers 1) (siehe 2). Die dielektrische Schicht 2 besteht im Allgemeinen aus einem Oxid eines Ventilmetalls, wie Tantalpentoxid (Ta₂O₅) oder Niobpentoxid (Nb₂O₅).
Eine feste Elektrolytschicht 3 ist auf der dielektrischen Schicht 2 gebildet und bedeckt die dielektrische Schicht 2. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die feste Elektrolytschicht 3 dieser Ausführungsform eine erste Schicht 31, eine zweite Schicht 32, eine dritte Schicht 33, eine vierte Schicht 34 und eine fünfte Schicht 35.
Die erste Schicht 31 ist auf der dielektrischen Schicht 2 gebildet. Es sei angemerkt, dass der Satz „die erste Schicht 31 ist auf der dielektrischen Schicht 2 gebildet“ nicht auf die Form beschränkt ist, bei der die erste Schicht 31 ganz in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 2 steht. Zum Beispiel kann auch eine andere Schicht (zum Beispiel die zweite Schicht 32 und/oder die dritte Schicht 33) zwischen der ersten Schicht 31 und der dielektrischen Schicht 2 liegen. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die erste Schicht 31 einen Elektrolyten 311 und ein leitfähiges Polymer 312. Der Elektrolyt 311 ist zwischen die Dispersionen oder selbstdotierten Polymere der zweiten Schicht eingefüllt (im Folgenden beschrieben).
Die Elektrolyte 311 umfassen zum Beispiel Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyethylenalkylenglycol, Polyalkylentriol (oder seine Derivate), Elektrolyte auf Polymerbasis und Elektrolyte auf Carbonatbasis (zum Beispiel Ethylencarbonat, Propylencarbonat usw.). Als Beispiel umfasst der Elektrolyt 311 wenigstens eines aus (1) wenigstens einem, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyethylenalkylenglycol, Polyalkylentriol (oder seinen Derivaten) besteht, (2) einem Elektrolyten auf Polymerbasis und (3) einem Elektrolyten auf Carbonatbasis. Dies gilt auch für den Elektrolyten 351, der in der im Folgenden beschriebenen Schicht 535 enthalten ist. Außerdem ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit, die nicht aufgrund der zeitweiligen Hitze beim Reflow-Löten verdampft, als Eigenschaft, die für einen Elektrolyten erforderlich ist, zu haben. Additive können als gelöste Stoffe verwendet werden, um die Leitfähigkeit des Elektrolyten 311 zu verbessern. Solche Additive können zum Beispiel verschiedene Anionen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, umfassen. Das leitfähige Polymer 312 ist eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer des leitfähigen Polymers. Die Dispersion besteht zum Beispiel aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Derivativen mit den obigen Substanzen ausgewählt sind, als Grundgerüst und verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren und Sulfonsäuren enthält. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert.
Die zweite Schicht 32 ist auf der dielektrischen Schicht 2 gebildet. Die zweite Schicht 32 weist eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer, das aus einem leitfähigen Polymer besteht, auf. Die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer, die bzw. das die zweite Schicht 32 bildet, steht in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 2. Außerdem bedeckt die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer, die bzw. das die zweite Schicht 32 bildet, einen Teil der dielektrischen Schicht 2. Das heißt, die dielektrische Schicht 2 weist einen Teil auf, der nicht von der zweiten Schicht 32 bedeckt ist. Mit anderen Worten, die dielektrische Schicht 2 weist einen Teil auf, der von der zweiten Schicht 32 freigelassen wird. Der Teil der dielektrischen Schicht 2, der mit dem Elektrolyten 311 in Kontakt kommt, ist der Teil der dielektrischen Schicht 2, der nicht von der zweiten Schicht 32 bedeckt ist. Die Dispersion, die die zweite Schicht 32 bildet, umfasst Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder ein Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Derivativen mit den obigen Substanzen ausgewählt sind, als Grundgerüst und verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren und Sulfonsäuren enthält. Die selbstdotierten Polymere, die die zweite Schicht 32 bilden, sind leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert.
Eine dritte Schicht 33 liegt zwischen der ersten Schicht 31 und der zweiten Schicht 32. Die dritte Schicht 33 bedeckt die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer der ersten Schicht 31 und der dielektrischen Schicht 2. Es sei angemerkt, dass wenigstens ein Teil der dielektrischen Schicht 2 oder der zweiten Schicht 32 so konfiguriert sein kann, dass er von der dritten Schicht 33 freigelassen wird. In diesem Fall steht der Teil der dielektrischen Schicht 2 und der zweiten Schicht 32, der nicht von der dritten Schicht 33 bedeckt ist, in Kontakt mit dem Elektrolyten 311. Die dritte Schicht 33 besteht aus einem leitfähigen Polymer und wird durch chemische Polymerisation gebildet. Die dritte Schicht 33 besteht zum Beispiel aus einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei umfasst, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuranen oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfasst verschiedene Adipin-, Carbon-, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel.
Die vierte Schicht 34 liegt zwischen der ersten Schicht 31 und der Leiterschicht 4. Die vierte Schicht 34 besteht aus einer Dispersion von leitfähigen Polymeren oder selbstdotierten Polymeren. Die Dispersionen, die die vierte Schicht 34 bilden, umfassen zum Beispiel ein Polymer oder Copolymer, das aus einem oder zwei Spezies besteht, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfassen verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel. Die selbstdotierten Polymere, die die vierte Schicht 34 bilden, sind leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert. Je nach dem Bildungszustand der Dispersion oder des selbstdotierten Polymers, das die vierte Schicht 34 bildet, kann die vierte Schicht 34 zum Beispiel mit Elektrolyt 311 der ersten Schicht 31 oder Elektrolyt 351 der fünften Schicht 35, die im Folgenden beschrieben wird, infiltriert sein, oder sie kann in einer Konfiguration vorliegen, in der der Elektrolyt 311 oder der Elektrolyt 351 nicht eindringt. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist die vierte Schicht als ein Aspekt beschrieben, in dem der Elektrolyt 311 und der Elektrolyt 351 nicht eindringen.
Die fünfte Schicht 35 liegt zwischen der vierten Schicht 34 und der Leiterschicht 4. Die fünfte Schicht 35 weist einen Elektrolyten 351 und ein leitfähiges Polymer 352 auf. Die Elektrolyte 351 umfassen zum Beispiel Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyethylenalkylenglycol, Polyalkylentriol (oder seine Derivate), Elektrolyte auf Polymerbasis und Elektrolyte auf Carbonatbasis (zum Beispiel Ethylencarbonat, Propylencarbonat usw.). Außerdem ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit, die nicht aufgrund der zeitweiligen Hitze beim Reflow-Löten verdampft, als Eigenschaft, die für einen Elektrolyten erforderlich ist, zu haben. Additive können als gelöste Stoffe verwendet werden, um die Leitfähigkeit des Elektrolyten 351 zu verbessern. Solche Additive können zum Beispiel verschiedene Anionen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, umfassen. Das leitfähige Polymer 352 ist ebenfalls eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer, das aus leitfähigen Polymeren besteht. Die Dispersion besteht zum Beispiel aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Derivativen mit den obigen Substanzen ausgewählt sind, als Grundgerüst und verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren und Sulfonsäuren enthält. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert.
Die leitfähige Schicht 4 ist auf der festen Elektrolytschicht 3 gebildet und bildet eine Kathode. Die spezielle Konfiguration der Leiterschicht 4 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange sie aus einem Leiter besteht. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst due Leiterschicht 4 eine Basisschicht 41 und eine Deckschicht 42. Die Basisschicht 41 besteht zum Beispiel aus Graphit. In der vorliegenden Ausführungsform steht die Basisschicht 41 in Kontakt mit der fünften Schicht 35 der festen Elektrolytschicht 3. Die Deckschicht 42 ist auf der Basisschicht 41 gebildet und besteht zum Beispiel aus Silber (Ag).
Das Dichtungsharz 5 bedeckt den porösen Sinterkörper 1, den Anodendraht 11, die dielektrische Schicht 2, die feste Elektrolytschicht 3 und die Leiterschicht 4. Das Dichtungsharz 5 besteht aus einem isolierenden Harz, wie zum Beispiel einem Epoxidharz.
Der Anodenanschluss 6 wird mit dem Anodendraht 11 verknüpft und von dem Dichtungsharz 5 zum Teil freigelassen. Der Anodenanschluss 6 besteht aus einer Ni-Fe-Legierung, wie einer 42-Legierung, die mit Kupfer (Cu) beschichtet ist. Die Stelle des Anodenanschlusses 6, die von dem Dichtungsharz 5 freigelassen wird, wird als Montageanschluss für die Oberflächenmontage des Festelektrolytkondensators A1 verwendet.
Der Kathodenanschluss 7 ist über ein elektrisch leitfähiges Klebematerial 71, wie Silber, von dem ein Teil von dem Dichtungsharz 5 freigelassen wird, mit der Leiterschicht 4 verbunden. Der Kathodenanschluss 7 besteht aus einer Ni-Fe-Legierung, wie einer 42-Legierung, die mit Kupfer (Cu) beschichtet ist. Die Stelle des Kathodenanschlusses 7, die von dem Dichtungsharz 5 freigelassen wird, wird als Montageanschluss für die Oberflächenmontage des Festelektrolytkondensators A1 verwendet.
Das Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators A1 wird im Folgenden beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators A1 zeigt. Das Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators A1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Schritte des Bildens eines porösen Sinterkörpers, des Bildens einer dielektrischen Schicht, des Bildens einer festen Elektrolytschicht, des Bildens einer Leiterschicht und des Abdichtens.
In dem Schritt des Bildens eines porösen Sinterkörpers wird ein feines Pulver aus einem Metall mit Gleichrichterwirkung, wie Tantal oder Niob, hergestellt. Dieses feine Pulver wird zusammen mit einem Drahtmaterial aus einem Metall mit Gleichrichterwirkung, wie Tantal oder Niob, das später den Anodendraht 11 bildet, in eine Form gefüllt. Dann wird durch Formpressen mit dieser Form ein poröser Körper, der mit dem Drahtmaterial infiltriert ist, erhalten. Auf den porösen Körper und das Drahtmaterial wird eine Sinterbehandlung angewendet. Bei dieser Sinterbehandlung werden die feinen Pulver des Metalls mit der Gleichrichterwirkung gesintert, wobei ein poröser Sinterkörper 1 mit einer großen Anzahl von Poren entsteht, was zu dem in 5 gezeigten Zwischenprodukt B1 führt. Das Zwischenprodukt B1 weist zu diesem Zeitpunkt einen porösen Sinterkörper 1 und einen Anodendraht 11 auf.
In dem Schritt des Bildens einer dielektrischen Schicht wird der Anodendraht 11 in eine Behandlungsflüssigkeit 20, wie eine Phosphatisierungsflüssigkeit einer wässrigen Phosphatlösung, eingetaucht, während das Zwischenprodukt B1 unterstützt wird, zum Beispiel durch Halten des Anodendrahts 11. Dann wird der poröse Sinterkörper 1 in dieser Behandlungslösung 20 anodisiert. Dadurch entsteht auf dem porösen Sinterkörper 1 eine dielektrische Schicht 2, wie aus Tantalpentoxid (Ta₂O₅) oder Niobpentoxid (Nb₂O₅), welche die äußere und die innere Oberfläche des porösen Sinterkörpers 1 bedeckt.
In dem Schritt des Bildens einer festen Elektrolytschicht wird auf der dielektrischen Schicht 2 eine feste Elektrolytschicht 3 gebildet. Wenn die feste Elektrolytschicht 3 mit der oben beschriebenen Konfiguration gebildet wird, umfasst der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht eine zweite Behandlung, eine dritte Behandlung, eine erste Behandlung, eine vierte Behandlung und eine fünfte Behandlung.
Die zweite Behandlung ist die Behandlung des Bildens der zweiten Schicht 32 auf der dielektrischen Schicht 2. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, wird an dem Zwischenprodukt B1, in dem die dielektrische Schicht 2 gebildet ist, eine zweite Behandlungslösung 320 befestigt. Das Verfahren des Klebens der zweiten Behandlungslösung 320 auf die dielektrische Schicht 2 des Zwischenprodukts B1 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und neben dem in 6 gezeigten Tauchen kann auch ein Verfahren eingesetzt werden, mit dem sich auf die dielektrische Schicht 2 kleben lässt, wie durch Sprühauftragung. Die zweite Behandlungslösung 320 ist eine Dispersion von leitfähigen Polymeren oder ein Gemisch von selbstdotierten Polymeren und Lösungsmitteln. Die Dispersion von leitfähigen Polymeren besteht zum Beispiel aus einem Polymer oder Copolymer, das ein oder zwei Spezies umfasst, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfasst verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert. Geeignete Lösungsmittel, wie Wasser, Ethanol, organische Lösungsmittel und dergleichen, können das leitfähige Polymer gleichmäßig dispergieren oder auflösen. Nachdem die zweite Behandlungslösung 320 an der dielektrischen Schicht 2 befestigt wurde, wird das Zwischenprodukt B1 aus der zweiten Behandlungslösung 320 herausgenommen, zum Beispiel um die zweite Behandlungslösung 320 zu trocknen. Dadurch wird das Lösungsmittel entfernt, und man erhält eine zweite Schicht 32, die aus einer Dispersion von leitfähigen Polymeren oder selbstdotierten Polymeren besteht.
Die dritte Behandlung ist die Behandlung des Bildens einer dritten Schicht 33 auf der zweiten Schicht 32. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, wird das Zwischenprodukt B1, bei dem die zweite Schicht 32 gebildet ist, in die dritte Behandlungslösung 330 eingetaucht. Die dritte Behandlungslösung 330 ist zum Beispiel eine Lösung bekannter Monomere des leitfähigen Polymers, das die oben beschriebene dritte Schicht 33 bildet. Das Zwischenprodukt B1 wird in die dritte Behandlungsflüssigkeit 330 eingetaucht, und das Zwischenprodukt B1 wird wieder aus der dritten Behandlungslösung 330 herausgezogen, um die chemische Polymerisationsreaktion einzuleiten. Dann werden gegebenenfalls eine Reinigungs- und chemische Umwandlungsbehandlung durchgeführt. Dabei entsteht eine dritte Schicht 33, die aus einem leitfähigen Polymer besteht. Die dritte Schicht 33 dieser Ausführungsform bedeckt die zweite Schicht 32 und die dielektrische Schicht 2.
Die erste Behandlung ist die Behandlung zur Bildung der ersten Schicht 31 in dem Zwischenprodukt B1, in dem die zweite Schicht 32 und die dritte Schicht 33 gebildet sind. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, wird die erste Behandlungslösung 310 auf dem Zwischenprodukt B1, in dem die zweite Schicht 32 und die dritte Schicht 33 gebildet sind, abgeschieden. Die erste Behandlungslösung 310 entspricht der ersten Lösung der vorliegenden Offenbarung. Zu diesem Zeitpunkt ist die erste Behandlungslösung 310 an der dritten Schicht 33 befestigt. Auch wenn ein Teil der dielektrischen Schicht 2 und der zweiten Schicht 32 von der dritten Schicht 33 freigelassen wird, kann die erste Behandlungslösung 310 an dem exponierten Teil befestigt werden. Außerdem wird die erste Behandlungslösung 310 zwischen den Dispersionen der zweiten Schicht 32 eingefüllt. Das Verfahren des Klebens der ersten Behandlungslösung 310 auf das Zwischenprodukt B1 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und neben dem in 6 gezeigten Tauchen kann auch Sprühbeschichtung usw. verwendet werden. Die erste Behandlungslösung 310 ist eine Dispersion von leitfähigen Polymeren oder ein Gemisch von selbstdotierten Polymeren und Elektrolyten und Lösungsmitteln. Die Dispersion von leitfähigen Polymeren besteht zum Beispiel aus einem Polymer oder Copolymer, das ein oder zwei Spezies umfasst, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfasst verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert. Elektrolyte umfassen zum Beispiel Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyethylenalkylenglycol, Polyalkylentriol (oder seine Derivate), Elektrolyte auf Polymerbasis und Elektrolyte auf Carbonatbasis (zum Beispiel Ethylencarbonat, Propylencarbonat usw.). Außerdem ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit, die nicht aufgrund der zeitweiligen Hitze beim Reflow-Löten verdampft, als Eigenschaft, die für einen Elektrolyten erforderlich ist, zu haben. Additive können als gelöste Stoffe verwendet werden, um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu verbessern. Solche Additive können zum Beispiel verschiedene Anionen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, umfassen. Geeignete Lösungsmittel, wie Wasser, Ethanol, organische Lösungsmittel und dergleichen, können das leitfähige Polymer gleichmäßig dispergieren oder auflösen. Nachdem die erste Behandlungslösung 310 an dem Zwischenprodukt B1 befestigt wurde, wird das Zwischenprodukt B1 aus der ersten Behandlungslösung 310 herausgenommen, und die erste Behandlungslösung 310 wird zum Beispiel getrocknet. Dabei wird das Lösungsmittel entfernt, was eine erste Schicht 31 ergibt, die ein leitfähiges Polymer 312 aufweist, das aus einem Elektrolyten 311 und einer Dispersion oder einem selbstdotierten Polymer des leitfähigen Polymers besteht. Der Elektrolyt 311 wird zwischen die leitfähigen Polymere 312 eingefüllt und steht in Kontakt mit der dritten Schicht 33. Die Dispersion des leitfähigen Polymers oder die Konzentration des selbstdotierten Polymers und der Elektrolytlösung in der ersten Behandlungslösung 310 und die Menge der ersten Behandlungslösung 310, die an dem Zwischenprodukt B1 befestigt ist, usw. werden in geeigneter Weise eingestellt, so dass der oben beschriebene Zustand der Elektrolytlösung 311 und des leitfähigen Polymers 312 erreicht werden kann.
Die vierte Behandlung ist die Behandlung zur Bildung der vierten Schicht 34 auf der ersten Schicht 31. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, wird an dem Zwischenprodukt B1, in dem die erste Schicht 31 gebildet ist, eine vierte Behandlungslösung 340 befestigt. Das Verfahren des Klebens der vierten Behandlungslösung 340 auf die erste Schicht 31 des Zwischenprodukts B1 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und neben dem in 6 gezeigten Tauchen kann auch ein Verfahren eingesetzt werden, mit dem sich auf die dielektrische Schicht 2 kleben lässt, wie durch Sprühbeschichtung. Die vierte Behandlungslösung 340 ist eine Dispersion von leitfähigen Polymeren oder ein Gemisch von selbstdotierten Polymeren und Lösungsmitteln. Die Dispersion von leitfähigen Polymeren besteht zum Beispiel aus einem Polymer oder Copolymer, das ein oder zwei Spezies umfasst, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfasst verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert. Geeignete Lösungsmittel, wie Wasser, Ethanol, organische Lösungsmittel und dergleichen, können das leitfähige Polymer gleichmäßig dispergieren oder auflösen. Nachdem die vierte Behandlungslösung 340 an der ersten Schicht 31 befestigt wurde, wird das Zwischenprodukt B1 aus der vierten Behandlungslösung 340 herausgenommen, zum Beispiel um die vierte Behandlungslösung 340 zu trocknen. Dabei wird das Lösungsmittel entfernt, und es ergibt sich eine vierte Schicht 34, die aus einer Dispersion von leitfähigen Polymeren oder selbstdotierten Polymeren besteht. Es sei angemerkt, dass dadurch, dass man die Konzentration der Dispersion oder des selbstdotierten Polymers des leitfähigen Polymers in der vierten Behandlungslösung 340 und die Menge vierten Behandlungslösung 340, die an der ersten Schicht 31 befestigt ist, usw. in geeigneter Weise einstellt, in der vorliegenden Ausführungsform die Dichte der Dispersion, die die vierte Schicht 34 bildet, höher ist als die Dichte der Dispersion oder des selbstdotierten Polymers, die bzw. das die zweite Schicht 32 bildet.
Die fünfte Behandlung ist die Behandlung zur Bildung der fünften Schicht 35 auf der vierten Schicht 34. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, wird an dem Zwischenprodukt B1, in dem die vierte Schicht 34 gebildet ist, eine fünfte Behandlungslösung 350 befestigt. Die fünfte Behandlungslösung 350 entspricht der zweiten Lösung der vorliegenden Offenbarung. Zu diesem Zeitpunkt unterliegt das Verfahren des Befestigens der fünften Behandlungslösung 350 auf der vierten Schicht 34 keiner besonderen Einschränkung, und neben dem in 6 gezeigten Tauchen kann auch Sprühbeschichtung usw. verwendet werden. Die fünfte Behandlungslösung 350 ist eine Dispersion von leitfähigen Polymeren oder ein Gemisch von selbstdotierten Polymeren und Elektrolyten und Lösungsmitteln. Die Dispersion von leitfähigen Polymeren besteht zum Beispiel aus einem Polymer oder Copolymer, das ein oder zwei Spezies umfasst, die aus Polypyrrolen, Polythiophenen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivaten auf der Basis dieser Substanzen ausgewählt sind, und umfasst verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren, Sulfonsäuren als Dotierungsmittel. Selbstdotierte Polymere umfassen leitfähige Polymere auf der Basis von zum Beispiel Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran und werden durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen induziert. Elektrolyte umfassen zum Beispiel Ethylenglycol, Dimethylformamid, y-Butyrolacton, Polyethylenalkylenglycol, Polyalkylentriol (oder seine Derivate), Elektrolyte auf Polymerbasis und Elektrolyte auf Carbonatbasis (zum Beispiel Ethylencarbonat, Propylencarbonat usw.). Außerdem ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit, die nicht aufgrund der zeitweiligen Hitze beim Reflow-Löten verdampft, als Eigenschaft, die für einen Elektrolyten erforderlich ist, zu haben. Additive können als gelöste Stoffe verwendet werden, um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu verbessern. Solche Additive können zum Beispiel verschiedene Anionen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, umfassen. Geeignete Lösungsmittel, wie Wasser, Ethanol, organische Lösungsmittel und dergleichen, können das leitfähige Polymer gleichmäßig dispergieren oder auflösen. Nachdem die fünfte Behandlungslösung 350 an der vierten Schicht 34 befestigt wurde, wird das Zwischenprodukt B1 aus der fünften Behandlungslösung 350 herausgenommen, zum Beispiel um die fünfte Behandlungslösung 350 zu trocknen. Dabei wird das Lösungsmittel entfernt, was eine fünfte Schicht 35 ergibt, die ein leitfähiges Polymer 352 aufweist, das aus einem Elektrolyten 351 und einem leitfähigen Polymer oder einem selbstdotierten Polymer. Der Elektrolyt 351 befindet sich zwischen leitfähigen Polymeren 352 und steht in Kontakt mit der vierten Schicht 34.
Der Schritt des Bildens einer Leiterschicht ist ein Schritt, in dem die Leiterschicht 4 auf der festen Elektrolytschicht 3 gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst die Basisschicht 41 gebildet. Bei der Bildung der Basisschicht 41 wird zum Beispiel der poröse Sinterkörper 1, in dem eine feste Elektrolytschicht 3 gebildet ist, in eine Lösung von Graphit und einem organischen Lösungsmittel eingetaucht, und dann wird er getrocknet oder gesintert. Anschließend wird die Deckschicht 42 gebildet. Die Bildung der Deckschicht 42 bewirkt zum Beispiel, dass das Zwischenprodukt B1 in eine Lösung von Silberfüllstoff und Lösungsmittel eintaucht und dann, nachdem er hochgezogen wurde, getrocknet oder gesintert wird. Dies führt zur Bildung einer Deckschicht 42, die aus Silber besteht, und der Leiterschicht 4.
Der Abdichtungsschritt ist ein Schritt, bei dem das Zwischenprodukt B1 mit dem Dichtungsharz 5 bedeckt wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden vor dem Abdichtungsschritt ein Anodenanschluss 6 und ein Kathodenanschluss 7 an dem Zwischenprodukt B1 befestigt. Der Anodenanschluss 6 wird mit bekannten Verfahren, wie Schweißen, montiert. Die Befestigung des Kathodenanschlusses 7 erfolgt zum Beispiel durch Kleben mit leitfähigem Klebematerial 71. Dann wird das Dichtungsharz 5 durch Formen usw. gebildet.
Durch die obige Konfiguration wird ein Festelektrolytkondensator A1 erhalten, wie er in 1-3 gezeigt ist.
Als nächstes wird die Wirkung des Herstellungsverfahrens für den Festelektrolytkondensator A1 und des Festelektrolytkondensators A1 beschrieben.
Gemäß der Forschungen der Erfinder zeigte sich, dass bei der chemischen Polymerisation erzeugter Wasserstoff der dielektrischen Schicht 2 Sauerstoff entzieht, und wenn die Lücken in den Dispersionen oder selbstdotierten Polymeren, die die zweite Schicht 32 bilden, mit leitfähigen Polymeren gefüllt würden, die durch die chemischen Polymerisationen, die die dritte Schicht 33 bilden, entsteht, könnte dies zu Fehlern in der dielektrischen Schicht 2 führen. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die feste Elektrolytschicht 3 eine erste Schicht 31, wie in 3 gezeigt ist, wobei die erste Schicht 31 einen Elektrolyten 311 aufweist. Der Elektrolyt 311 wird in die Dispersion von leitfähigen Polymeren oder die Lücken in den selbstdotierten Polymeren, die die zweite Schicht 32 aufbauen, gefüllt. Das heißt, die zweite Schicht 32 hat keine Struktur, bei der Lücken in der Dispersion des leitfähigen Polymers oder des selbstdotierten Polymers, das die zweite Schicht 32 bildet, mit dem durch chemische Polymerisation gebildeten leitfähigen Polymer gefüllt sind. Dies ermöglicht es, Fehler in der dielektrischen Schicht 2 zu unterdrücken, was zu einer Verbesserung der Stehspannung beiträgt. Außerdem wird der Elektrolyt 311, der ein Leiter ist, in die Dispersion der zweiten Schicht 32 oder die Lücke des selbstdotierten Polymers gefüllt. Außerdem dringt der Elektrolyt 311 leichter in die Lücken der Dispersion oder des selbstdotierten Polymers, das die zweite Schicht 32 bildet, ein als die Behandlungslösung oder dergleichen, die durch chemische Polymerisation das leitfähige Polymer bildet. Dadurch kann die Kontaktfläche zwischen der festen Elektrolytschicht 3 und der dielektrischen Schicht 2 zunehmen. Daher ist es möglich, die Kapazität des Festelektrolytkondensators A1 zu erhöhen. Außerdem kann durch Erhöhen der Kontaktfläche zwischen der festen Elektrolytschicht 3 und der dielektrischen Schicht 2 der äquivalente Serienwiderstand (ESR) des Festelektrolytkondensators A1 reduziert werden.
Die erste Schicht 31 weist ein leitfähiges Polymer 312 auf, das eine größere Menge Elektrolyt 311 in der festen Elektrolytschicht 3 ermöglicht, als wenn die erste Schicht 31 nur aus dem Elektrolyten 311 bestünde. Dies ist bei Kondensatoren mit größerer Kapazität bevorzugt.
Indem man eine vierte Schicht 34 bereitstellt, die aus einer Dispersion von leitfähigen Polymeren oder selbstdotierten Polymeren besteht, ist es möglich, die Hochspannungsbeständigkeit und hohe Kapazität weiter zu fördern und die feste Elektrolytschicht 3 in einer stabilen Form zu bearbeiten. Indem man außerdem eine fünfte Schicht 35 bereitstellt, die eine Elektrolytlösung 351 aufweist, ist es möglich, einen zuverlässigeren Kontakt zwischen der festen Elektrolytschicht 3 und der Leiterschicht 4 herzustellen, und dies ist für einen niedrigen ESR zu bevorzugen.
Eine zweite Schicht 32, die aus einer Dispersion von leitfähigen Polymeren oder selbstdotierten Polymeren besteht, kann so konfiguriert sein, dass sie die dielektrische Schicht 2 berührt, um einen engen Kontakt zwischen der dielektrischen Schicht 2 und der festen Elektrolytschicht 3 zuverlässiger aufrechtzuerhalten.
Die 7-10 zeigen Variationen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In diesen Figuren werden Elemente, die denen der obigen Ausführungsformen gleich oder ähnlich sind, mit demselben Zeichen markiert wie bei den obigen Ausführungsformen.
7 zeigt eine erste Variante eines Festelektrolytkondensators A1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Festelektrolytkondensator A11 dieser Variante unterscheidet sich in seiner Konfiguration von dem Festelektrolytkondensator A1, der oben in der vierten Schicht 34 beschrieben ist.
Die vierte Schicht 34 des vorliegenden Beispiels weist einen Elektrolyten 341 und ein leitfähiges Polymer 342 auf. Das leitfähige Polymer 342 ist eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer von leitfähigen Polymeren, die die vierte Schicht 34 des oben beschriebenen Festelektrolytkondensators A1 bilden. Der Elektrolyt 341 ist zum Beispiel ein Elektrolyt 311 der ersten Schicht 31 oder ein Elektrolyt 351 der fünften Schicht 35, der in die Lücke des leitfähigen Polymers 342 eingedrungen ist. Der Elektrolyt 341 kann nur aus der Elektrolytlösung 311 bestehen, oder er kann nur aus der Elektrolytlösung 351 bestehen, oder er kann aus einem Gemisch der Elektrolytlösung 311 und der Elektrolytlösung 351 bestehen.
In der vorliegenden Variante können auch die Stehspannung verbessert und die Kapazität des Festelektrolytkondensators A11 erhöht sein. Wie weiterhin aus diesem Verformungsbeispiel zu ersehen ist, gilt: Selbst wenn die vierte Schicht 34 in der oben beschriebenen vierten Behandlung durch eine Behandlung entsteht, bei der keine Behandlungslösung, die einen Elektrolyten enthält, verwendet wird, kann sie durch Infiltration des Elektrolyten 311 der ersten Schicht 31 und des Elektrolyten 351 der ersten Schicht 35 mit einem Elektrolyten 341 aufgebaut sein. In den folgenden Ausführungsformen kann die Konfiguration der vierten Schicht 34 entweder mit der vierten Schicht 34 des Festelektrolytkondensators A1 oder mit der vierten Schicht 34 des Festelektrolytkondensators A11 kombiniert sein.
8 zeigt einen Festelektrolytkondensator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Festelektrolytkondensator A2 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen in der Konfiguration der festen Elektrolytschicht 3.
Die feste Elektrolytschicht 3 dieser Ausführungsform umfasst nicht die oben beschriebene fünfte Schicht 35. Aus diesem Grund steht die vierte Schicht 34 in Kontakt mit der Basisschicht 41 der Leiterschicht 4.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die Stehspannung zu verbessern und die Kapazität des Festelektrolytkondensators A2 zu erhöhen. Wie man weiterhin anhand von dieser Ausführungsform ersehen kann, kann die feste Elektrolytschicht 3 so konfiguriert sein, dass sie die fünfte Schicht 35 umfasst, oder sie kann so konfiguriert sein, dass sie die fünfte Schicht 35 nicht umfasst. In den folgenden Ausführungsformen können eine Konfiguration, bei der die feste Elektrolytschicht 3 die fünfte Schicht 35 umfasst, und eine Konfiguration, bei der die fünfte Schicht 35 nicht vorhanden ist, in geeigneter Weise ausgewählt werden.
9 zeigt einen Festelektrolytkondensator gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Festelektrolytkondensator A3 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen in der Konfiguration der festen Elektrolytschicht 3.
Die feste Elektrolytschicht 3 dieser Ausführungsform umfasst keine dritte Schicht 33. Aus diesem Grund stehen die zweite Schicht 32 und die erste Schicht 31 in Kontakt. Insbesondere gibt es eine Form, in der die Elektrolytlösung 311 der ersten Schicht 31 die zweite Schicht 32 direkt bedeckt, und eine Form, in der das leitfähige Polymer 312 der ersten Schicht 31 mit der zweiten Schicht 32 in Kontakt steht.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die Stehspannung zu verbessern und die Kapazität des Festelektrolytkondensators A3 zu erhöhen. Weiterhin ist es nach Forschungen durch die Erfinder möglich, die Stehspannung weiter zu erhöhen, indem man die dritte Schicht 33 nicht bereitstellt. In den folgenden Ausführungsformen können eine Konfiguration, bei der die feste Elektrolytschicht 3 die zweite Schicht 32 umfasst, und eine Konfiguration, bei der die zweite Schicht 32 nicht vorhanden ist, in geeigneter Weise ausgewählt werden.
10 zeigt einen Festelektrolytkondensator gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Festelektrolytkondensator A4 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen in der Konfiguration der ersten Schicht 31. Die erste Schicht 31 dieser Ausführungsform enthält kein leitfähiges Polymer 312. Die erste Schicht 31 besteht nur aus der Elektrolytlösung 311. Somit liegt die vierte Schicht 34 in der Form vor, die mit der dritten Schicht 33 in Kontakt steht.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die Stehspannung zu verbessern und die Kapazität des Festelektrolytkondensators A4 zu erhöhen. Auch wenn die erste Schicht 31 ohne das leitfähige Polymer 312 konfiguriert ist, kann die Kapazität erhöht sein, wenn die Lücke in der Dispersion oder dem selbstdotierten Polymer, die die dritte Schicht 33 bilden, in einer Form verwirklicht ist, in der die Elektrolytlösung 311 eingefüllt ist.
Der Festelektrolytkondensator und das Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die spezielle Konfiguration des Festelektrolytkondensators und des Verfahrens zur Herstellung des Festelektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in verschiedenen Gestaltungen verändert werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst Ausführungsformen, die in den folgenden Anhängen beschrieben sind.
Anhang 1.
Poröser Sinterkörper, umfassend:

eine Anode;
eine auf dem porösen Sinterkörper gebildete dielektrische Schicht;
eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht;
eine auf der festen Elektrolytschicht gebildete Leiterschicht, die eine Kathode bildet;
eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht, die eine erste Schicht umfasst;
und eine erste Schicht, die eine Elektrolytlösung umfasst.

Anhang 2.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 1, wobei die Elektrolytlösung der ersten Schicht wenigstens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, γ-Butyrolacton, Polyalkylenglycol, Polyalkylentriol und ihren Derivaten besteht, und wenigstens eines aus einer Elektrolytlösung auf Polymerbasis oder einem Elektrolyten auf Carbonatbasis umfasst.
Anhang 3.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 2, wobei wenigstens eine aus Adipinsäure, Carbonsäure und Sulfonsäure als Anion zu der Elektrolytlösung gegeben wird.
Anhang 4.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der Anhänge 1 bis 3, wobei die erste Schicht eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder ein selbstdotiertes Polymer enthält.
Anhang 5.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 4, in dem die erste Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst und verschiedene Adipinsäuren, Carbonsäuren oder Sulfonsäuren als Dotierungsmittel enthält; und
einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Anhang 6.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 1, wobei die feste Elektrolytschicht eine zweite Schicht, die auf der dielektrischen Schicht gebildet ist und eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder eines selbstdotierten Polymers aufweist, und eine zweite Schicht, die einen Teil der dielektrischen Schicht bedeckt, umfasst und wobei der Elektrolyt zwischen die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer der zweiten Schicht eingefüllt ist.
Anhang 7.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 6, in dem die zweite Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und
einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Anhang 8.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 6 oder 7, wobei die feste Elektrolytschicht eine dritte Schicht umfasst, die sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht befindet und aus einem leitfähigen Polymer besteht.
Anhang 9.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 8, in dem die dritte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und
einem selbstdotierten Polymer, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein leitfähiges Polymer, das Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Anhang 10.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 8 oder 9, wobei die feste Elektrolytschicht eine vierte Schicht umfasst, die sich zwischen der ersten Schicht und der Leiterschicht befindet und eine Dispersion aus einem leitfähigen Polymer oder einem selbstdotierten Polymer aufweist.
Anhang 11.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 10, in dem die vierte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und
einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Anhang 12.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 10 oder 11, wobei die feste Elektrolytschicht eine fünfte Schicht umfasst, die sich zwischen der vierten Schicht und der Leiterschicht befindet und eine Dispersion aus einem leitfähigen Polymer oder einem selbstdotierten Polymer und eine Elektrolytlösung aufweist.
Anhang 13.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 12, in dem die fünfte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und
einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, umfasst und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird; und
die Elektrolytlösung der fünften Schicht wenigstens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, γ-Butyrolacton, Polyalkylenglycol, Polyalkylentriol und ihren Derivaten besteht, und wenigstens eines aus einer Elektrolytlösung auf Polymerbasis oder einer Elektrolytlösung auf Carbonatbasis umfasst.
Anhang 14.
Festelektrolytkondensator gemäß Anhang 13, wobei wenigstens eine aus Adipinsäure, Carbonsäure und Sulfonsäure als Anion zu der Elektrolytlösung gegeben wird.
Anhang 15.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators umfasst die folgenden Schritte: das Bilden eines porösen Sinterkörpers, der eine Anode bildet;
das Bilden einer dielektrischen Schicht auf dem porösen Sinterkörper; das Bilden einer festen Elektrolytschicht auf der dielektrischen Schicht; und
das Bilden einer Leiterschicht, die eine Kathode bildet, auf der festen Elektrolytschicht; wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht eine erste Behandlung, bei der die erste Schicht gebildet wird, umfasst, wobei man eine erste Flüssigkeit verwendet, die eine Elektrolytlösung enthält.
Anhang 16.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anhang 15, wobei die erste Flüssigkeit ein leitfähiges Polymer und einen Elektrolyten umfasst.
Anhang 17.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anhang 16, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht vor der ersten Behandlung eine zweite Behandlung umfasst, bei der eine zweite Schicht, die eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder ein selbstdotiertes Polymer auf der dielektrischen Schicht aufweist, und wobei die zweite Schicht einen Teil der dielektrischen Schicht bedeckt und in der ersten Behandlung die Elektrolytlösung zwischen die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer der zweiten Schicht eingefüllt ist.
Anhang 18.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anhang 17, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der zweiten Behandlung und vor der ersten Behandlung eine dritte Behandlung umfasst, bei der durch chemische Polymerisation eine dritte Schicht gebildet wird, die aus einem leitfähigen Polymer besteht.
Anhang 19.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anhang 18, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der ersten Behandlung eine vierte Behandlung umfasst, bei der auf der ersten Schicht eine vierte Schicht gebildet wird, die eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder ein selbstdotiertes Polymer aufweist.
Anhang 20.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anhang 19, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der vierten Behandlung eine fünfte Behandlung umfasst, bei der auf der vierten Schicht eine zweite Lösung, die ein leitfähiges Polymer oder ein selbstdotiertes Polymer und einen Elektrolyten umfasst, befestigt wird.
Liste der Bezugszeichen

A1, A11, A2, A3, A4: Festelektrolytkondensator
B1: Zwischenprodukt
1: Poröses Sinterkörperprodukt
2: Dielektrische Schicht
3: Feste Elektrolytschicht
4: Leiterschicht
5: Dichtungsharz
6: Anodenanschluss
7: Kathodenanschluss
11: Anodendraht
20: Behandlungslösung
31: Erste Schicht
32: Zweite Schicht
33: Dritte Schicht
34: Vierte Schicht
35: Fünfte Schicht
41: Basisschicht
42: Deckschicht
71: Elektrisch leitfähiges Klebematerial
310: Erste Behandlungslösung
311: Elektrolytlösung
312: Dispersion
320: Zweite Behandlungslösung
330: Dritte Behandlungslösung
340: Vierte Behandlungslösung
341: Elektrolyt
342: Dispersionslösung
350: Fünfte Behandlungslösung
351: Elektrolytlösung
352: Dispersion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017092237 [0003]

Claims

Poröser Sinterkörper, umfassend eine Anode; eine auf dem porösen Sinterkörper gebildete dielektrische Schicht; eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht; eine auf der festen Elektrolytschicht gebildete Leiterschicht, die eine Kathode bildet; eine auf der dielektrischen Schicht gebildete feste Elektrolytschicht, die eine erste Schicht umfasst; und eine erste Schicht, die eine Elektrolytlösung umfasst.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrolytlösung der ersten Schicht aus wenigstens einem, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, γ-Butyrolacton, Polyalkylenglycol, Polyalkylentriol und ihren Derivaten besteht, und wenigstens einem aus einer Elektrolytlösung auf Polymerbasis oder einem Elektrolyten auf Carbonatbasis besteht.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 2, wobei wenigstens eine aus Adipinsäure, Carbonsäure und Sulfonsäure als Anion zu der Elektrolytlösung gegeben wird.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Schicht eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer, das aus einem leitfähigen Polymer besteht, umfasst.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 4, wobei die erste Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst enthält und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die feste Elektrolytschicht eine zweite Schicht, die auf der dielektrischen Schicht gebildet ist und eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder eines selbstdotierten Polymers aufweist, und eine zweite Schicht, die einen Teil der dielektrischen Schicht bedeckt, umfasst und ein Elektrolyt zwischen die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer der zweiten Schicht eingefüllt ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst enthält und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die feste Elektrolytschicht eine dritte Schicht umfasst, die sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht befindet und aus einem leitfähigen Polymer besteht.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 8, wobei die dritte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst enthält und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und einem selbstdotierten Polymer, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein leitfähiges Polymer, das Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die feste Elektrolytschicht eine vierte Schicht umfasst, die sich zwischen der ersten Schicht und der Leiterschicht befindet und eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer, das aus einem leitfähigen Polymer besteht, aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 10, wobei die vierte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst enthält und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; und einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die feste Elektrolytschicht eine fünfte Schicht umfasst, die sich zwischen der vierten Schicht und der Leiterschicht befindet und eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer, das aus einem leitfähigen Polymer besteht, und eine Elektrolytlösung aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 12, wobei die fünfte Schicht aus Folgendem besteht: einem Polymer oder Copolymer, das eines oder zwei, die aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyfuran oder Derivativen davon ausgewählt sind, als Grundgerüst enthält und Adipinsäure, Carbonsäure oder Sulfonsäure als Dotierungsmittel enthält; einer Dispersion, umfassend ein Polymer oder Copolymer oder ein selbstdotiertes Polymer, das ein leitfähiges Polymer, welches Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Polyfuran als Grundgerüst aufweist, und durch elektronenspendende Gruppen, wie Adipinsäure, Carbonsäure, Sulfonsäure und dergleichen, induziert wird; die Elektrolytlösung der fünften Schicht wenigstens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Dimethylformamid, γ-Butyrolacton, Polyalkylenglycol, Polyalkylentriol und ihren Derivaten besteht, und wenigstens eines aus einer Elektrolytlösung auf Polymerbasis oder einer Elektrolytlösung auf Carbonatbasis umfasst.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 13, wobei wenigstens eine aus Adipinsäure, Carbonsäure und Sulfonsäure als Anion zu der Elektrolytlösung gegeben wird.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators, das die folgenden Schritte umfasst: das Bilden eines porösen Sinterkörpers, der eine Anode bildet, das Bilden einer dielektrischen Schicht auf dem porösen Sinterkörper, das Bilden einer festen Elektrolytschicht auf der dielektrischen Schicht und das Bilden einer Leiterschicht, die eine Kathode bildet, auf der festen Elektrolytschicht; wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht eine erste Behandlung, bei der die erste Schicht gebildet wird, umfasst, wobei man eine erste Flüssigkeit verwendet, die eine Elektrolytlösung enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 15, wobei die erste Flüssigkeit ein leitfähiges Polymer und einen Elektrolyten umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 16, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht vor der ersten Behandlung eine zweite Behandlung umfasst, bei der eine zweite Schicht, die eine Dispersion eines leitfähigen Polymers oder ein selbstdotiertes Polymer auf der dielektrischen Schicht aufweist, und wobei die zweite Schicht einen Teil der dielektrischen Schicht bedeckt und in der ersten Behandlung der Elektrolyt zwischen die Dispersion oder das selbstdotierte Polymer der zweiten Schicht eingefüllt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der zweiten Behandlung und vor der ersten Behandlung eine dritte Behandlung umfasst, bei der durch chemische Polymerisation eine dritte Schicht gebildet wird, die aus einem leitfähigen Polymer besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 18, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der ersten Behandlung eine vierte Behandlung umfasst, bei der auf der ersten Schicht eine vierte Schicht gebildet wird, die eine Dispersion oder ein selbstdotiertes Polymer eines leitfähigen Polymers aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt des Bildens der festen Elektrolytschicht nach der vierten Behandlung eine fünfte Behandlung umfasst, bei der auf der vierten Schicht eine zweite Lösung, die aus einem leitfähigen Polymer oder einem selbstdotierten Polymer und einem Elektrolyten besteht, befestigt wird.