JP2023176482A - Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a solid electrolytic capacitor and a method of manufacturing the same.
固体電解コンデンサは、等価直列抵抗(ESR)が小さく、周波数特性が優れているため、様々な電子機器に搭載されている。固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子は、チタン、タンタル、アルミニウム、ニオブ等の弁作用金属を含む箔を陽極体として含む。例えば、表面に酸化被膜を形成した1つの陽極体を、陽極部および陰極部に区分けした構成のコンデンサ素子が知られている。このようなコンデンサ素子では、陰極部側の陽極体の表面に、固体電解質層および陰極引出層が形成される。 Solid electrolytic capacitors have low equivalent series resistance (ESR) and excellent frequency characteristics, so they are installed in various electronic devices. Capacitor elements used in solid electrolytic capacitors include a foil containing a valve metal such as titanium, tantalum, aluminum, niobium, etc. as an anode body. For example, a capacitor element is known in which a single anode body having an oxide film formed on its surface is divided into an anode portion and a cathode portion. In such a capacitor element, a solid electrolyte layer and a cathode extraction layer are formed on the surface of the anode body on the cathode side.
ここで、陽極部と陰極部とを確実に電気的に絶縁するために、特許文献1および2には、陽極部と陰極部との間に絶縁材料を含む中間部を配置することが記載されている。 Here, in order to reliably electrically insulate the anode part and the cathode part, Patent Documents 1 and 2 describe that an intermediate part containing an insulating material is disposed between the anode part and the cathode part. ing.
上記特許文献1または2に記載された方法では、中間部を形成する際、陽極部と陰極部との間に絶縁材料を付与し、当該絶縁材料を100℃以上で熱硬化させている。しかしながら、このような方法では、絶縁材料の形状の制御が難しい。例えば、特許文献1の陽極体は、芯領域と、その周囲に配置された多孔質領域とを有し、中間部を形成する際には、当該多孔質領域の孔を埋めるように絶縁材料を付与する。また、引用文献2においても、同様に中間部を形成している。 In the method described in Patent Document 1 or 2, when forming the intermediate portion, an insulating material is provided between the anode portion and the cathode portion, and the insulating material is thermoset at 100° C. or higher. However, with such a method, it is difficult to control the shape of the insulating material. For example, the anode body of Patent Document 1 has a core region and a porous region arranged around the core region, and when forming the intermediate region, an insulating material is applied to fill the pores of the porous region. Give. In addition, in Cited Document 2, the intermediate portion is similarly formed.
しかしながら、絶縁材料の付与後、加熱を行うと、絶縁材料の硬化反応が開始する温度域、あるいは絶縁材料中の溶剤または低分子成分が揮発する温度域において、絶縁材料が低粘度化する。したがって、特許文献1または2のような方法では、中間部を形成する領域の深さ方向(例えば、多孔質領域の厚み方向)だけでなく、幅方向にも絶縁材料拡がりやすい。その結果、所望の領域の多孔質領域を、絶縁材料によって十分に埋められず、特に芯領域と多孔質領域との界面付近で、絶縁材料の含浸率が所望の値より低くなりやすい。 However, when heating is performed after applying the insulating material, the viscosity of the insulating material decreases in a temperature range where a curing reaction of the insulating material starts or a temperature range where a solvent or low molecular weight component in the insulating material evaporates. Therefore, in the method of Patent Document 1 or 2, the insulating material tends to spread not only in the depth direction of the region forming the intermediate portion (for example, in the thickness direction of the porous region) but also in the width direction. As a result, the porous region in the desired region cannot be sufficiently filled with the insulating material, and the impregnation rate of the insulating material tends to be lower than the desired value, particularly near the interface between the core region and the porous region.
中間部における絶縁材料の含浸率が低くなると、陽極部から侵入した酸素が、中間部の多孔質領域を通って陰極部側に到達しやすく、中間部によって、酸素の移動を十分に抑制できない。そして、陰極部側において、固体電解質層が酸化されて劣化し、耐熱信頼性が低下することがある。 When the impregnation rate of the insulating material in the intermediate portion is low, oxygen that has entered from the anode portion tends to reach the cathode portion side through the porous region of the intermediate portion, and the movement of oxygen cannot be sufficiently suppressed by the intermediate portion. Then, on the cathode side, the solid electrolyte layer may be oxidized and deteriorated, resulting in a decrease in heat resistance reliability.
本開示は、従来の課題を解決するためになされたものである。具体的には絶縁層の形状安定性に優れたコンデンサ素子を備える、耐熱性に優れた固体電解コンデンサの提供を目的とする。 The present disclosure has been made to solve the conventional problems. Specifically, the objective is to provide a solid electrolytic capacitor with excellent heat resistance, which includes a capacitor element with an insulating layer having excellent shape stability.
上記課題を解決するために、本開示の固体電解コンデンサは、陽極部と、陰極部と、これらの間に介在する中間部と、を備えるコンデンサ素子を備え、前記陽極部、前記中間部、および前記陰極部は、主面側に多孔質領域および前記多孔質領域の表面に形成された誘電体酸化被膜層を有する1つの陽極体に沿って配置されており、前記陽極部は、前記陽極体の第1部分を有し、前記中間部は、前記陽極体の第2部分の前記多孔質領域および前記誘電体酸化被膜層の空孔に第1絶縁樹脂が充填された第1絶縁層と、前記第1絶縁層を覆う、第2絶縁樹脂を含む第2絶縁層と、を有し、前記陰極部は、前記陽極体の第3部分と、前記第3部分の前記誘電体酸化被膜層を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う陰極引出層と、を有し、前記第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1が前記第2絶縁樹脂のガラス転移温度T2より高く、前記第1絶縁樹脂および前記第2絶縁樹脂は、チオエーテル構造を含む、固体電解コンデンサである。 In order to solve the above problems, a solid electrolytic capacitor of the present disclosure includes a capacitor element including an anode part, a cathode part, and an intermediate part interposed between these parts, the anode part, the intermediate part, and The cathode section is arranged along one anode body having a porous region on the main surface side and a dielectric oxide film layer formed on the surface of the porous region, and the anode section The intermediate portion includes a first insulating layer in which the porous region of the second portion of the anode body and the pores of the dielectric oxide film layer are filled with a first insulating resin; a second insulating layer containing a second insulating resin that covers the first insulating layer, and the cathode part includes a third part of the anode body and the dielectric oxide layer of the third part. a solid electrolyte layer covering the solid electrolyte layer; and a cathode extraction layer covering the solid electrolyte layer, the glass transition temperature T 1 of the first insulating resin is higher than the glass transition temperature T 2 of the second insulating resin, and the first The insulating resin and the second insulating resin are solid electrolytic capacitors containing a thioether structure.
本開示は、極部と、陰極部と、これらの間に介在する中間部と、を備えるコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサの製造方法であり、表面に多孔質領域を有する陽極体を準備する準備工程と、前記多孔質領域の表面に、誘電体酸化被膜層を形成する誘電体酸化被膜層形成工程と、前記誘電体酸化被膜層を表面に形成した前記陽極体の前記中間部に対応する位置の、前記多孔質領域および前記誘電体酸化被膜層の空孔に絶縁樹脂を充填して硬化させ、第1絶縁層を形成する第1絶縁層形成工程と、前記第1絶縁層を覆うように絶縁樹脂を配置して硬化させ、第2絶縁層を形成する第2絶縁層形成工程と、前記陽極体の前記陰極部に対応する位置の前記誘電体酸化被膜層上に固体電解質層を形成し、前記固体電解質層上に陰極引出層をさらに形成する陰極部形成工程と、を備え、前記第1絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T1が、前記第2絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T2より高く、前記第1絶縁層が含む樹脂および前記第2絶縁層が含む樹脂はチオエーテル構造を含む、固体電解コンデンサの製造方法をさらに提供する。 The present disclosure is a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor including a capacitor element including an pole part, a cathode part, and an intermediate part interposed between these parts, and the method includes preparing an anode body having a porous region on the surface. a dielectric oxide layer forming step of forming a dielectric oxide layer on the surface of the porous region; and a position corresponding to the intermediate portion of the anode body with the dielectric oxide layer formed on the surface. a first insulating layer forming step of filling the porous region and the pores of the dielectric oxide layer with an insulating resin and curing it to form a first insulating layer; a second insulating layer forming step of arranging and curing an insulating resin to form a second insulating layer; and forming a solid electrolyte layer on the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the cathode part of the anode body. , a cathode part forming step of further forming a cathode extraction layer on the solid electrolyte layer, wherein the glass transition temperature T1 of the resin included in the first insulating layer is the glass transition temperature of the resin included in the second insulating layer. The present invention further provides a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, wherein the temperature is higher than T2 , and the resin included in the first insulating layer and the resin included in the second insulating layer include a thioether structure.
本開示によれば、コンデンサ素子の絶縁層の形状安定性が優れており、耐熱性に優れた固体電解コンデンサが提供される。 According to the present disclosure, a solid electrolytic capacitor having an insulating layer of a capacitor element having excellent shape stability and excellent heat resistance is provided.
[固体電解コンデンサ]
(全体構成)
本開示の一実施形態に係る固体電解コンデンサの全体構成について説明する。本実施形態に係る固体電解コンデンサは陽極部と、陰極部と、これらの間に介在する中間部と、を備えるコンデンサ素子を備える。当該コンデンサ素子における陽極部、中間部、および陰極部は、主面側に多孔質領域と、当該多孔質領域の表面に形成された誘電体酸化被膜層と、を有する1つの陽極体に沿ってこの順に配置されている。陽極部は、当該陽極体の第1部分から構成されている。中間部は、陽極体の第1部分に隣接する第2部分を含み、陽極体の第2部分の多孔質領域および誘電体酸化被膜層の空孔に第1絶縁樹脂が充填された第1絶縁層と、当該第1絶縁層を覆う、第2絶縁樹脂を含む第2絶縁層と、を備える。陰極部は、陽極体の第1部分および第2部分以外であって、第2部分に隣接する第3部分と、当該第3部分の誘電体酸化被膜層を覆う固体電解質層と、当該固体電解質層を覆う陰極引出層と、を備える。
[Solid electrolytic capacitor]
(overall structure)
The overall configuration of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present disclosure will be described. The solid electrolytic capacitor according to this embodiment includes a capacitor element including an anode part, a cathode part, and an intermediate part interposed between these parts. The anode portion, intermediate portion, and cathode portion of the capacitor element are arranged along one anode body having a porous region on the main surface side and a dielectric oxide film layer formed on the surface of the porous region. They are arranged in this order. The anode portion is comprised of the first portion of the anode body. The intermediate portion includes a second portion adjacent to the first portion of the anode body, and a first insulating resin in which the porous region of the second portion of the anode body and the pores of the dielectric oxide film layer are filled with a first insulating resin. a second insulating layer containing a second insulating resin and covering the first insulating layer. The cathode part includes a third part other than the first part and the second part of the anode body and adjacent to the second part, a solid electrolyte layer covering the dielectric oxide film layer of the third part, and the solid electrolyte. and a cathode extraction layer covering the layer.
ここで、中間部に配置される当該第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂は、それぞれ、チオエーテル構造を含む。このような第1樹脂や第2樹脂は、エポキシ系化合物およびチオール系化合物を含む混合物を反応させることで得られる。そして、エポキシ系化合物やチオール系化合物を含む混合物は硬化前の粘度が適度であり、溶剤を用いることなく、陽極体の多孔質領域や誘電体酸化被膜層内に充填できる。したがって、中間部における陽極体の多孔質領域に存在する複数の空孔の90%以上を、第1絶縁樹脂によって塞ぐことが可能となる。また、第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂がチオエーテル構造を含む場合、第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の弾性率を所望の範囲に収めやすくなる。 Here, the first insulating resin and the second insulating resin disposed in the intermediate portion each include a thioether structure. Such a first resin and a second resin can be obtained by reacting a mixture containing an epoxy compound and a thiol compound. The mixture containing the epoxy compound and the thiol compound has an appropriate viscosity before curing, and can be filled into the porous region of the anode body or the dielectric oxide layer without using a solvent. Therefore, 90% or more of the plurality of pores existing in the porous region of the anode body in the intermediate portion can be filled with the first insulating resin. Moreover, when the first insulating resin and the second insulating resin contain a thioether structure, it becomes easier to keep the elastic modulus of the first insulating resin and the second insulating resin within a desired range.
また、本実施形態では、中間部の多孔質領域および誘電体酸化被膜層の空孔に配置される第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1が、同じく中間部に配置される第2絶縁樹脂のガラス転移温度T2より高い。このような第2絶縁樹脂は、上記混合物に対して熱処理を実施せずUV照射処理のみで硬化させても得られる。一方、第1絶縁樹脂は、上記混合物に対してUV照射に加え加熱処理を行うこと等で得られる。また、中間部における陽極体の多孔質領域に存在する複数の空孔の多くはサブミクロンサイズであり、その孔内に第1絶縁樹脂を充填し複合化すると、第1絶縁樹脂の分子運動が抑制される。そのため、第1絶縁樹脂のほうが、バルク状態で存在する第2絶縁樹脂よりもガラス転移温度がさらに高くなる。これによりコンデンサ素子の耐熱性が高まり、コンデンサ素子に熱がかかった場合にも、第1絶縁層が変形し難い。その結果、固体電解コンデンサ内部に侵入した酸素が、中間部を介して陽極部側から陰極部側へと拡散することが抑制される。よって、陰極部の固体電解質層の劣化が抑制されて、耐熱信頼性が向上する。 Furthermore, in this embodiment, the glass transition temperature T 1 of the first insulating resin disposed in the porous region of the intermediate portion and the pores of the dielectric oxide layer is the same as that of the second insulating resin also disposed in the intermediate portion. Higher than the glass transition temperature T2 . Such a second insulating resin can be obtained even if the mixture is cured only by UV irradiation without heat treatment. On the other hand, the first insulating resin can be obtained by subjecting the mixture to heat treatment in addition to UV irradiation. In addition, many of the pores existing in the porous region of the anode body in the intermediate part are submicron-sized, and when the pores are filled with the first insulating resin and compounded, the molecular movement of the first insulating resin is suppressed. Therefore, the glass transition temperature of the first insulating resin is higher than that of the second insulating resin existing in a bulk state. This increases the heat resistance of the capacitor element, and the first insulating layer is less likely to deform even when heat is applied to the capacitor element. As a result, oxygen that has entered the solid electrolytic capacitor is suppressed from diffusing from the anode side to the cathode side via the intermediate portion. Therefore, deterioration of the solid electrolyte layer in the cathode portion is suppressed, and heat resistance reliability is improved.
また、本実施形態のコンデンサ素子の中間部は、第1絶縁層に加え、第1絶縁層を覆う第2絶縁層を備える。そのため、陽極部と陰極部とが確実に絶縁される。 Furthermore, the intermediate portion of the capacitor element of this embodiment includes, in addition to the first insulating layer, a second insulating layer that covers the first insulating layer. Therefore, the anode part and the cathode part are reliably insulated.
なお、本開示の目的を鑑みると、コンデンサ素子が平板形状である場合、コンデンサ素子の両面に、第1絶縁層および第2絶縁層が配置されていることが好ましい。 Note that, in view of the purpose of the present disclosure, when the capacitor element has a flat plate shape, it is preferable that the first insulating layer and the second insulating layer are disposed on both sides of the capacitor element.
本明細書では、コンデンサ素子の陽極部と中間部と陰極部とを結ぶ方向を第1方向とする。また、当該第1方向におけるコンデンサ素子の陽極部側の端部を第1端部、陰極部側の端部を第2端部とする。上記陽極部と上記中間部との境界、および上記中間部と上記陰極部との境界は、すなわちコンデンサ素子を第1方向に平行に主面を切断して得られる断面(以下、「第1断面」とも称する)から決定できる。陽極部と中間部との境界は、第1断面のうち、多孔質領域に充填された第1絶縁樹脂の第1端部に最も近い地点を通る面とする。一方、中間部と陰極部との境界は、第1断面のうち、コンデンサ素子の主面における固体電解質層の第1端部に最も近い端部を通る面とする。なお、中間部は、上記のようにして決定される陽極部と中間部との境界と、中間部と陰極部との境界との間の領域である。 In this specification, the direction connecting the anode portion, the intermediate portion, and the cathode portion of the capacitor element is referred to as the first direction. Further, the end of the capacitor element on the anode side in the first direction is called a first end, and the end on the cathode side is called a second end. The boundary between the anode part and the intermediate part, and the boundary between the intermediate part and the cathode part are defined by a cross section (hereinafter referred to as "first cross section") obtained by cutting the main surface of the capacitor element parallel to the first direction. ”) can be determined. The boundary between the anode part and the intermediate part is a plane of the first cross section that passes through a point closest to the first end of the first insulating resin filled in the porous region. On the other hand, the boundary between the intermediate portion and the cathode portion is a plane passing through the end of the first cross section that is closest to the first end of the solid electrolyte layer on the main surface of the capacitor element. Note that the intermediate portion is a region between the boundary between the anode portion and the intermediate portion determined as described above and the boundary between the intermediate portion and the cathode portion.
以下、固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, a capacitor element in a solid electrolytic capacitor will be specifically explained with reference to the drawings. However, this embodiment is not limited to this.
図1は、本実施形態に係るコンデンサ素子を模式的に示す断面図である。なお、図面は、電解コンデンサの各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして示されており、必ずしも同一の縮尺比で表されたものではない。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a capacitor element according to this embodiment. Note that in the drawings, in order to clarify the shape or characteristics of each component of the electrolytic capacitor, these dimensions are shown relative to each other, and are not necessarily drawn to the same scale.
図1は、コンデンサ素子110の陽極部側の第1端部110T1と陰極部側の第2端部110T2とを結ぶ第1方向に平行に、コンデンサ素子の主面110Xおよび110Yを切断した断面図である。
FIG. 1 shows
コンデンサ素子110は、例えば平板形状である。コンデンサ素子110は、陽極部110aと中間部110bと陰極部110cとを有し、これらは1つの陽極体11に沿って、この順に第1方向に並んでいる。陽極体11は、芯領域11Yと、当該芯領域11Yの両面に配置された多孔質領域11Xと、当該多孔質領域11Xの表面に配置された誘電体酸化被膜層(第1誘電体酸化被膜層12a、第2誘電体酸化被膜層12b、および第3誘電体酸化被膜層12c)と、を有する。
陽極部110aは、陽極体11の一部である第1部分11aを含む。すなわち、陽極部110aは、芯領域11Yと、当該芯領域11Yの両面に配置された多孔質領域11Xと、当該多孔質領域11Xの表面を覆う第1誘電体酸化被膜層12aと、を備える。
The
中間部110bは、陽極体11の第2部分11bを含む。ただし、当該中間部110bでは、陽極体11の多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの空孔に、第1絶縁樹脂が充填されている。本明細書では、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの空孔に第1絶縁樹脂が充填された領域を、第1絶縁層21と称する。中間部110bは、第1絶縁層21と、当該第1絶縁層21上に配置された、第2絶縁樹脂を含む第2絶縁層22と、を備える。換言すれば、中間部110bは、芯領域11Yと、当該芯領域11Yの領域に配置された第1絶縁層21と、第1絶縁層21を覆う第2絶縁層22とを有する。
陰極部110cは、陽極体11の第3部分11cと、当該第3部分11cを覆う固体電解質層13と、固体電解質層13を覆う陰極引出層14と、を備える。すなわち、芯領域11Yと、当該芯領域11Yの両面に配置された多孔質領域11Xと、当該多孔質領域11Xの表面を覆う第3誘電体酸化被膜層12cと、当該第3誘電体酸化被膜層12cを覆う固体電解質層13と、当該固体電解質層13を覆う陰極引出層14と、を備える。
The
上述のようにコンデンサ素子110の中間部110bでは、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの複数の空孔内に第1絶縁樹脂が配置されている。これにより、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの空孔が十分に塞がれて、酸素が陽極部110a側から陰極部110c側へと拡散することが抑制される。第1絶縁層21を覆う第2絶縁層22を有することにより、中間部110bとしての絶縁性がより高まる。
As described above, in the
(陽極部)
コンデンサ素子110の陽極部110aは、上述のように、陽極体11の第1部分11aを含む。陽極体11は、弁作用金属を含む箔(金属箔)を、例えば電解エッチングにより粗面化処理および化成処理して得られる。具体的には、箔を粗面化処理すること等によって多孔質領域11Xが形成される。このとき、粗面化処理されていない領域が、芯領域11Yとなる。そして、粗面化処理後の箔をさらに化成処理すること等によって誘電体酸化被膜層(陽極部110aでは、第1誘電体酸化被膜層12a)が形成される。多孔質領域11X、芯領域11Y、および第1誘電体酸化被膜層12aは、コンデンサ素子110の第1断面から区別できる。
(Anode part)
The
上記弁作用金属としては、チタン、タンタル、アルミニウムおよびニオブ等が挙げられる。弁作用金属は、合金または金属間化合物であってもよい。陽極体11の厚みは、使用目的によって厚さが変わるが、一般的には約40~150μmである。また、陽極体11の大きさ及び形状は用途により異なるが、平板形である場合には、幅約1~50mm、長さ約1~50mmの矩形状が好ましく、幅約2~20mm、長さ約2~20mmの矩形状がより好ましい。 Examples of the valve metal include titanium, tantalum, aluminum, and niobium. The valve metal may be an alloy or an intermetallic compound. The thickness of the anode body 11 varies depending on the purpose of use, but is generally about 40 to 150 μm. The size and shape of the anode body 11 vary depending on the application, but if it is a flat plate, it is preferably rectangular with a width of about 1 to 50 mm and a length of about 1 to 50 mm; A rectangular shape of approximately 2 to 20 mm is more preferred.
陽極体11中の多孔質領域11Xの厚みは特に限定されない。静電容量の観点から、陽極体11の一方の主面側に配置される多孔質領域11Xの厚みは、粗面化される前の箔の厚みの20%以上であることが好ましい。一方、強度の観点から、当該一方の主面側に配置される多孔質領域11Xの厚みは、粗面化される前の箔の厚みの40%以下であることが好ましい。陽極部110aにおける多孔質領域11Xの厚みは、コンデンサ素子110の第1断面において、第1誘電体酸化被膜層12aと多孔質領域11Xとの境界から、多孔質領域11Xと芯領域11Yとの境界までの距離を3点測定したときの平均値とする。
The thickness of the
一方、誘電体酸化被膜層(第1誘電体酸化被膜層12a)は、陽極体11の主面(表面)に沿って形成された層であり、多孔質領域の孔の内壁に沿って形成された層である。そのため、誘電体酸化被膜層も複数の微細な孔を有する。
On the other hand, the dielectric oxide film layer (first dielectric
誘電体酸化被膜層は、陽極体11の表面全てに形成されていてもよく、一部のみに形成されていてもよい。誘電体酸化被膜層は、多孔質領域11Xの表面を陽極酸化すること等によって形成される。そのため、誘電体酸化被膜層は、弁作用金属の酸化物を含み得る。例えば、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合、誘電体酸化被膜層は酸化アルミニウムを含み得る。ただし、誘電体酸化被膜層はこれに限定されず、誘電体として機能する層であればよい。
The dielectric oxide film layer may be formed on the entire surface of the anode body 11, or may be formed only on a part of the surface. The dielectric oxide film layer is formed by, for example, anodic oxidation of the surface of the
(中間部)
中間部110bは、陽極体11の芯領域11Yと、陽極体11の多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bに第1絶縁樹脂が充填された第1絶縁層21と、当該第1絶縁層21を覆う、第2絶縁樹脂を含む第2絶縁層22とを有する。なお、陽極体11の芯領域11Y、多孔質領域11X、および誘電体酸化被膜層(中間部110bでは、「第2誘電体酸化被膜層12b」とも称する)については、上述の陽極部110aが含む構成と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
(middle part)
The
第1絶縁層21は、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの複数の空孔に第1絶縁樹脂が配置された層である。コンデンサ素子110の第1断面を見たときの、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bの複数の空孔に対する、第1絶縁樹脂の配置割合、つまり第1絶縁樹脂の充填率は90%以上が好ましい。90%より小さい場合、陽極部110a側から侵入した酸素が、陽極体11内部の多孔質領域11Xを通って陰極部110c側に到達する場合がある。そのため、陰極部110cの固体電解質層13が酸化されて劣化し、耐熱信頼性が低下してしまう場合がある。これに対し、上記充填率が90%以上であると、温度にかかわらず酸素の拡散が抑制されるため、耐熱信頼性が向上する。
The first insulating
充填率の確認方法としては、コンデンサ素子110の中間部の第1断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、観察写真より多孔質領域11Xの複数の空孔の面積と、空孔に充填された絶縁樹脂の面積とを算出する。そして、これらの比〔(絶縁樹脂の面積/空孔の面積)×100)〕から求める。
The filling rate can be confirmed by observing the first cross section of the middle part of the
また、第2絶縁層22は、第1絶縁層21を覆うように配置された、第2絶縁樹脂を含む層である。第2絶縁層22は、例えば多孔質領域11Xに第1絶縁樹脂の前駆体を充填し、これを硬化させて第1絶縁層21を形成した際に、多孔質領域11Xや第2誘電体酸化被膜層12b内に充填されずに、はみ出した第1絶縁樹脂の前駆体を用いた層であってもよい。ただし、硬化反応として、第2絶縁樹脂は加熱処理することなくUV照射処理のみで硬化させたものであってもよいのに対し、第1絶縁樹脂はUV照射に加え加熱処理によって硬化させたものであることが好ましい。このように硬化条件を変更することで、第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1を第2絶縁樹脂のガラス転移温度T2より高めることができる。第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1は145℃以上であることが好ましく、T1はT2より10℃以上高いことが好ましい。第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂のガラス転移温度の差が10℃以上であると、中間部110bの耐熱安定性が向上する。
Further, the second insulating
ガラス転移温度の確認方法としては、第1絶縁樹脂または第2絶縁樹脂を示差走査熱量測定装置(日立ハイテク社製DSC7000)の温度変調DSCモード昇温速度5℃/分、印加周波数0.02Hzの測定条件により求められる。より具体的には、第1絶縁樹脂は、多孔質領域11Xおよび第2誘電体酸化被膜層12bに充填した状態で、ガラス転移温度を測定する。一方、第2絶縁樹脂については、任意の基板(例えばシリコーンゴムからなる板状の部材)上に、第2絶縁樹脂の前駆体を塗布し、第2絶縁層22の形成時と同様の条件で硬化させた試料を作製し、当該試料のガラス転移温度を測定する。
To confirm the glass transition temperature, the first insulating resin or the second insulating resin was measured using a differential scanning calorimeter (DSC7000 manufactured by Hitachi High-Technology) in temperature modulation DSC mode at a heating rate of 5° C./min and an applied frequency of 0.02 Hz. Determined by measurement conditions. More specifically, the glass transition temperature is measured with the first insulating resin filled in the
第1絶縁樹脂のガラス転移温度は耐熱信頼性の観点から、150℃以上であることがより好ましい。第2絶縁樹脂のガラス転移温度は135℃以上であることが好ましい。ガラス転移点は示差走査熱量測定装置(日立ハイテク社製DSC7000)の温度変調DSCモード昇温速度5℃/分、印加周波数0.02Hzの測定条件により求められる。第1絶縁樹脂のガラス転移温度が150℃以上、また第2絶縁樹脂のガラス転移温度が135℃以上であると、高温環境下に長時間さらされたとしても、熱分解し難い。また絶縁性を長期間に亘って維持可能であり、耐熱信頼性が高くなりやすい。 From the viewpoint of heat resistance reliability, the glass transition temperature of the first insulating resin is more preferably 150° C. or higher. The glass transition temperature of the second insulating resin is preferably 135° C. or higher. The glass transition point is determined under the measurement conditions of a differential scanning calorimeter (DSC7000, manufactured by Hitachi High-Technology) in temperature modulation DSC mode, heating rate of 5° C./min, and application frequency of 0.02 Hz. When the glass transition temperature of the first insulating resin is 150° C. or higher and the glass transition temperature of the second insulating resin is 135° C. or higher, thermal decomposition is difficult to occur even if exposed to a high temperature environment for a long time. In addition, insulation properties can be maintained for a long period of time, and heat resistance reliability tends to be high.
第1絶縁樹脂の25℃における弾性率は0.1GPa以上であることが望ましい。弾性率は動的粘弾性測定(DMA)法により、昇温速度5℃/分、周波数10Hzの測定条件により測定される数値である。25℃における弾性率が0.1GPa以上であると、高温環境下に長時間さらされたとしても、多孔質領域11Xのそれぞれの空孔と第1絶縁樹脂との界面で剥離が生じ難い。したがって、絶縁性を長期間に亘って維持可能であり、耐熱信頼性が高くなりやすい。第1絶縁樹脂の弾性率は、任意の基板(例えばシリコーンゴムからなる板状の部材)上に第1絶縁樹脂の前駆体を塗布し、これを第1絶縁層21の形成時と同様の条件で硬化させた試料を作製し、当該試料の弾性率を測定する。
It is desirable that the elastic modulus of the first insulating resin at 25° C. is 0.1 GPa or more. The elastic modulus is a value measured by dynamic mechanical analysis (DMA) under measurement conditions of a heating rate of 5° C./min and a frequency of 10 Hz. When the elastic modulus at 25° C. is 0.1 GPa or more, peeling is unlikely to occur at the interface between each pore of the
第2絶縁樹脂の25℃における弾性率は1.0MPa以上であることが望ましい。弾性率は動的粘弾性測定(DMA)法により、昇温速度5℃/分、周波数10Hzの測定条件により測定される数値である。25℃における弾性率が1.0MPa以上であると、高温環境下に長時間さらされたとしても、第1絶縁層と第2絶縁層との界面で剥離が生じ難い。したがって、絶縁性を長期間に亘って維持可能であり、耐熱信頼性が高くなりやすい。第2絶縁樹脂の弾性率は、任意の基板(例えばシリコーンゴムからなる板状の部材)上に第2絶縁樹脂の前駆体を塗布し、これを第2絶縁層22の形成時と同様の条件で硬化させた試料を作製し、当該試料の弾性率を測定する。
It is desirable that the second insulating resin has an elastic modulus of 1.0 MPa or more at 25°C. The elastic modulus is a value measured by dynamic mechanical analysis (DMA) under measurement conditions of a heating rate of 5° C./min and a frequency of 10 Hz. When the elastic modulus at 25° C. is 1.0 MPa or more, peeling is unlikely to occur at the interface between the first insulating layer and the second insulating layer even if exposed to a high temperature environment for a long time. Therefore, insulation can be maintained for a long period of time, and heat resistance reliability tends to be high. The elastic modulus of the second insulating resin can be determined by applying a precursor of the second insulating resin onto an arbitrary substrate (for example, a plate-shaped member made of silicone rubber) and applying the precursor under the same conditions as when forming the second insulating
第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の酸素透過係数は、1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg) 以下であることが望ましい。酸素透過係数は、JISK7176-1に準じて電解センサ法により測定される数値である。絶縁樹脂の酸素透過係数が1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg)以下であると、陽極部110aから侵入した酸素が陽極体11内部の多孔質領域11Xを通って陰極部110c側に移動することを十分に抑制できる。
The oxygen permeability coefficients of the first insulating resin and the second insulating resin are preferably 1.0×10 −11 cc·cm/(cm 2 ·sec·cmHg) or less. The oxygen permeability coefficient is a value measured by an electrolytic sensor method according to JIS K7176-1. When the oxygen permeability coefficient of the insulating resin is 1.0×10 −11 cc·cm/(cm 2 ·sec·cmHg) or less, oxygen entering from the
第2絶縁層22の厚みは、通常1μm以上50μm以下が好ましく、1μm以上20μm以下がより好ましい。第2絶縁層22の厚みが当該範囲であると、中間部110bの絶縁性がより高まりやすい。
The thickness of the second insulating
上述のように、第1絶縁層21が含む第1絶縁樹脂、および第2絶縁層22が含む第2絶縁樹脂は、エポキシ基がチオール基と反応したチオエーテル構造を含む樹脂であることが好ましい。このような樹脂は、エポキシ基を含むエポキシ系化合物、およびチオール基を含むチオール系化合物を含む混合物を、硬化させることで得られる。例えば、光塩基発生剤によって、これらの硬化を促進させてもよい。
As described above, the first insulating resin included in the first insulating
ここで、固体電解コンデンサ100の耐熱信頼性を向上させるためには、多孔質領域11Xのそれぞれの空孔内に存在する第1絶縁樹脂が高温環境に長時間さらされた場合でも、弁作用金属(多孔質領域11X)と第1絶縁樹脂との界面で剥離が生じ難いこと、第1絶縁樹脂の熱分解によって固体電解コンデンサ100の絶縁性が低下しないことが求められる。また、第2絶縁層22に存在する第2絶縁樹脂についても、高温環境に長時間さらされた場合に、第2絶縁層22(第2絶縁樹脂)と第1絶縁層21との界面で剥離が生じ難いこと、第2絶縁樹脂の熱分解によって固体電解コンデンサ100の絶縁性が低下しないこと、が求められる。
Here, in order to improve the heat resistance reliability of the solid
一般的に、エポキシ系化合物のみから得られる樹脂は、耐熱性に優れるが脆い。そこで、エポキシ系化合物をチオール系化合物と反応させて架橋すると、チオエーテル構造が形成され、柔軟性が発現する。そのため、当該構造を含む第1絶縁樹脂は、耐熱性に優れ、空孔との界面で剥離し難い。 Generally, resins obtained only from epoxy compounds have excellent heat resistance but are brittle. Therefore, when an epoxy compound is reacted with a thiol compound and crosslinked, a thioether structure is formed and flexibility is developed. Therefore, the first insulating resin including the structure has excellent heat resistance and is difficult to peel off at the interface with the pores.
さらにエポキシ系化合物のみによって、多孔質領域11X等の空孔を充填しようとすると、硬化の際に150℃以上の熱処理が必要である。これに対し、エポキシ系化合物にチオール系化合物を組み合わせると低温での硬化が可能となる。さらに、光塩基発生剤等をさらに組み合わせると、室温での光硬化が可能となる。したがって、本実施形態では、多孔質領域11Xや第2誘電体酸化被膜層12bの複数の空孔内にエポキシ系化合物およびチオール系化合物の混合物の塗布(充填)後、光照射によって硬化反応をすぐに開始することができる。つまり、エポキシ基がチオール基と反応したチオエーテル構造を含む樹脂(第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂)を用いることで、第1絶縁層21および第2絶縁層22の形状安定性が良好になる。
Furthermore, if it is attempted to fill the pores in the
ここで、エポキシ系化合物は、エポキシ基を分子中に1つ以上有する化合物であればよいが、架橋密度を高めやすい等の観点でエポキシ基を2つ以上有している化合物がより好ましい。エポキシ系化合物の具体例には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、等が含まれ、これらの中でもビスフェノールA型エポキシ化合物が好ましい。 Here, the epoxy compound may be any compound having one or more epoxy groups in the molecule, but compounds having two or more epoxy groups are more preferable from the viewpoint of easily increasing the crosslinking density. Specific examples of epoxy compounds include bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, etc. Among these, bisphenol A type epoxy compounds are preferred.
チオール系化合物は、チオール基を分子中に1つ以上有する化合物であればよいが、架橋密度を高めやすい等の観点でチオール基を2つ以上有している化合物がより好ましい。チオール系化合物の例には、グリコールウリル骨格を母骨格とする4官能チオール、ペンタエリスリトール骨格4官能チオールが好ましい。また、第1絶縁樹脂または第2絶縁樹脂を形成する際のチオール系化合物の量は、エポキシ系化合物の量100質量部に対して50~200量部とすることが好ましく、70~100質量部とすることがより好ましい。 The thiol-based compound may be any compound having one or more thiol groups in the molecule, but compounds having two or more thiol groups are more preferable from the viewpoint of easily increasing the crosslink density. Preferred examples of the thiol compounds include tetrafunctional thiols having a glycoluril skeleton as a parent skeleton and tetrafunctional thiols having a pentaerythritol skeleton. Further, the amount of the thiol compound when forming the first insulating resin or the second insulating resin is preferably 50 to 200 parts by weight, and preferably 70 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy compound. It is more preferable that
また、上記化合物と組み合わせ可能な光塩基発生剤は、公知の光塩基発生剤とすることができ、例えばカルボン酸塩、ボレートアニオンを含む塩、第4級アンモニウム塩、カルバメートがある。これらの中でもo-ニトロベンジル型光塩基発生剤、(8E)-8-エチルイデン-4-メトキシ-5,6,7,8テトラヒドロナフタレン-1-カルボン酸1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ-7-エン、1,2-ジソプロピル-3-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]グアニジウム2-(3-ベンゾイルフェニル)プロピネート、1,2-ジシクロヘキシルー4,4,5,5-テトラメチルジグアジウムn-ブチルトリフェニルボレート、(2―(9-オキソキサンテン-2-イル)プロピオン酸 1,5,7-トリアザビシクロ[4,4,0]デカ-5-エン))、ビス(ジメチルアミノ)メチリデン]アミノ}-N-シクロヘキシル(シクロヘキシルアミノ)メタンイミニウム=テトラキス(3-フルオロフェニル)ボラートが好ましい。また、第1絶縁層21および第2絶縁層22を形成する際の光塩基発生剤の量は、エポキシ系化合物の量100質量部に対して1.0~15質量部とすることが好ましく、3.5~15質量部とすることがより好ましい。
Further, the photobase generator that can be combined with the above compound can be a known photobase generator, such as carboxylates, salts containing borate anions, quaternary ammonium salts, and carbamates. Among these, o-nitrobenzyl type photobase generator, (8E)-8-ethylidene-4-methoxy-5,6,7,8tetrahydronaphthalene-1-carboxylic acid 1,8-diazabicyclo[5,4,0 ] Undec-7-ene, 1,2-disopropyl-3-[bis(dimethylamino)methylene]guanidium 2-(3-benzoylphenyl)propinate, 1,2-dicyclohexyl-4,4,5,5-tetramethyl Diguadium n-butyltriphenylborate, (2-(9-oxoxanthen-2-yl)propionic acid 1,5,7-triazabicyclo[4,4,0]dec-5-ene)), bis (dimethylamino)methylidene]amino}-N-cyclohexyl(cyclohexylamino)methaniminium tetrakis(3-fluorophenyl)borate is preferred. Further, the amount of the photobase generator when forming the first insulating
ここで、第1方向の陰極部110cの長さに対する、第1方向の中間部110bの長さの比(中間部110bの長さ/陰極部110cの長さ)は、0.04以上0.1以下が望ましい。例えば、第1方向の陰極部110cの長さが5.5mmであるとすると、第1方向の中間部110bの長さは0.20mm~0.55mmが好ましい。上記比が0.04以上であると、絶縁性および酸素遮断性が良好になり、耐熱信頼性が高まりやすい。また、上記比が0.1以下であると、コンデンサの基本特性である静電容量への影響が生じ難い。
Here, the ratio of the length of the
(陰極部)
上述のように、陰極部110cは、陽極体11の第3部分11cと、第3部分11cを覆う固体電解質層13と、固体電解質層13を覆う陰極引出層14と、を備える。陽極体11については、上述の陽極部110aが含む陽極体11と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
(Cathode part)
As described above, the
固体電解質層13は、陽極体11の第3誘電体酸化被膜層12cの少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、誘電体酸化被膜層12cの表面全体を覆うように形成されていてもよい。固体電解質層13は、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性高分子材料から構成される。
The
陰極引出層14は、固体電解質層13の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、固体電解質層13の表面全体を覆うように形成されていてもよい。陰極引出層14は、例えば、カーボン層と、カーボン層の表面に形成された金属(例えば、銀)ペースト層とが順次積層されたものである。なお、陰極引出層14の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。
The
(固体電解コンデンサ)
図2は、一実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。本実施形態の固体電解コンデンサ100は、1層以上のコンデンサ素子110と、コンデンサ素子110の陽極部110aに接合された陽極リード端子120Aと、陰極部110cに接合された陰極リード端子120Bと、コンデンサ素子110を封止する封止樹脂130と、を備える。
(solid electrolytic capacitor)
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an electrolytic capacitor according to one embodiment. The solid
固体電解コンデンサ100は、複数のコンデンサ素子110を備えてもよく、複数のコンデンサ素子110を備える場合、これらは積層される。コンデンサ素子110の積層数は特に限定されず、例えば、2層以上10層以下である。積層されたコンデンサ素子110の陽極部110a同士は、溶接やかしめ等により接合されて、電気的に接続される。
The solid
また、コンデンサ素子110の陽極部110aには、陽極リード端子120Aが接合される。陽極部110aおよび陽極リード端子120Aは、レーザ溶接等によって接合されていてもよく、抵抗溶接等によって接合されていてもよい。
Further, an
また、積層されたコンデンサ素子110の陰極部110c同士もまた、電気的に接続される。そして、コンデンサ素子110の陰極部110cには、陰極リード端子120Bが接合される。陰極リード端子120Bは、例えば、導電性接着剤やはんだ等を介して陰極部110cと接合される。導電性接着剤は、例えば硬化性樹脂と炭素粒子や金属粒子との混合物等とすることができる。
Furthermore, the
また、上記各リード端子120A、120Bと接合されたコンデンサ素子110は、陽極リード端子120Aおよび陰極リード端子120Bの少なくとも一部が露出するように、封止樹脂130により封止される。封止樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
Further, the
[固体電解コンデンサの製造方法]
本実施形態にかかる固体電解コンデンサは、以下の方法により製造することができる。
[Method for manufacturing solid electrolytic capacitors]
The solid electrolytic capacitor according to this embodiment can be manufactured by the following method.
本実施形態の固体電解コンデンサの製造方法は、例えば図3のフローチャートに示すように、多孔質領域を有する陽極体を準備する準備工程と、多孔質領域の表面に、誘電体酸化被膜層を形成する誘電体酸化被膜層形成工程と、誘電体酸化被膜層を表面に形成した陽極体の、中間部に対応する位置の、前記多孔質領域および前記誘電体酸化被膜層の空孔に絶縁樹脂を充填し、第1絶縁層を形成する第1絶縁層形成工程と、第1絶縁層を覆うように絶縁樹脂を配置し、第1絶縁層を覆う第2絶縁層を形成する第2絶縁層形成工程と、陽極体の陰極部に対応する位置の誘電体酸化被膜層上に固体電解質層を形成し、固体電解質層上に陰極引出層をさらに形成する陰極部形成工程と、を備える。当該方法により、コンデンサ素子を形成した後、必要に応じてリード端子接続工程や封止工程を行ってもよい。なお、上記製造方法により得られる固体電解コンデンサでは、第1絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T1が、第2絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T2より高い。第1絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T1を、第2絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T2より高くする手法としては、それぞれの樹脂の硬化条件を変更したり、第1絶縁層の形成時に、光硬化と熱硬化とを併用したり、硬化反応が進むように発生剤を用いたりすることが挙げられる。発生剤としては、光塩基発生剤を単独で用いてもよいが、光塩基発生剤とラジカル型発生剤とを併用してもよい。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。 As shown in the flowchart of FIG. 3, the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor of this embodiment includes a preparation step of preparing an anode body having a porous region, and forming a dielectric oxide film layer on the surface of the porous region. a dielectric oxide film layer forming step, and an insulating resin is applied to the porous region and the pores of the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the intermediate portion of the anode body having the dielectric oxide film layer formed on the surface. a first insulating layer forming step of filling and forming a first insulating layer; and a second insulating layer forming step of arranging an insulating resin to cover the first insulating layer and forming a second insulating layer covering the first insulating layer. and a cathode part forming step of forming a solid electrolyte layer on the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the cathode part of the anode body, and further forming a cathode extraction layer on the solid electrolyte layer. After forming a capacitor element by this method, a lead terminal connecting step and a sealing step may be performed as necessary. Note that in the solid electrolytic capacitor obtained by the above manufacturing method, the glass transition temperature T 1 of the resin included in the first insulating layer is higher than the glass transition temperature T 2 of the resin included in the second insulating layer. As a method for making the glass transition temperature T1 of the resin contained in the first insulating layer higher than the glass transition temperature T2 of the resin contained in the second insulating layer, there are methods such as changing the curing conditions of each resin, or At the time of formation, photocuring and thermal curing may be used in combination, or a generator may be used to accelerate the curing reaction. As the generator, a photobase generator may be used alone, but a photobase generator and a radical type generator may be used in combination. However, this embodiment is not limited to this.
(準備工程)
本工程では、多孔質領域を有する陽極体を準備する。例えば市販の陽極体を準備してもよい。一方で、弁作用金属を含む金属箔の少なくとも一方の主面を粗面化し、多孔質領域を有する陽極体を準備してもよい。金属箔を粗面化する方法の例には、電解エッチング等が含まれるが、その条件は特に限定されず、多孔質領域の深さ、弁作用金属の種類等に応じて適宜設定される。
(Preparation process)
In this step, an anode body having a porous region is prepared. For example, a commercially available anode body may be prepared. On the other hand, at least one main surface of the metal foil containing the valve metal may be roughened to prepare an anode body having a porous region. Examples of methods for roughening the metal foil include electrolytic etching, but the conditions are not particularly limited and are appropriately set depending on the depth of the porous region, the type of valve metal, etc.
(誘電体酸化被膜層形成工程)
本工程では、上述の準備工程で準備した陽極体の表面に誘電体酸化被膜層を形成する。誘電体酸化被膜層の形成方法は特に限定されない。誘電体酸化被膜層は、例えば、陽極体を化成処理することにより、誘電体酸化被膜層を形成できる。化成処理する場合、例えば、上述の陽極体をアジピン酸アンモニウム溶液等の化成液に浸漬し、熱処理することができる。また、上記陽極体を化成液に浸漬し、電圧を印加することで、誘電体酸化被膜層を形成してもよい。
(Dielectric oxide film layer formation process)
In this step, a dielectric oxide film layer is formed on the surface of the anode body prepared in the above-mentioned preparation step. The method of forming the dielectric oxide film layer is not particularly limited. The dielectric oxide film layer can be formed by, for example, subjecting the anode body to a chemical conversion treatment. In the case of chemical conversion treatment, for example, the above-described anode body can be immersed in a chemical conversion liquid such as an ammonium adipate solution and then heat treated. Alternatively, the dielectric oxide film layer may be formed by immersing the anode body in a chemical solution and applying a voltage.
なお、誘電体酸化被膜層は、上記多孔質領域の表面全体に形成してもよく、一部領域のみに形成してもよい。 Note that the dielectric oxide film layer may be formed on the entire surface of the porous region, or may be formed only on a portion of the surface.
(第1絶縁層形成工程)
本工程では、誘電体酸化被膜層を表面に形成した陽極体の、中間部に対応する位置の、多孔質領域および誘電体酸化被膜層の空孔に絶縁樹脂を充填し、第1絶縁層を形成する。
(First insulation layer formation step)
In this step, an insulating resin is filled in the porous region and the pores in the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the middle part of the anode body with the dielectric oxide film layer formed on the surface, and the first insulating layer is formed. Form.
空孔に絶縁樹脂を充填する方法としては、エポキシ系化合物、およびチオール系化合物を含む混合物を、各種印刷法や、ディスペンサーによる塗布、転写法等によって、多孔質領域および誘電体酸化被膜層上に十分な量を塗布し、含浸させた後、これらを反応させて硬化させる方法が挙げられる。上記硬化は、熱硬化であってもよいが、光照射による硬化を行うと、第1絶縁樹脂が中間部に対応する位置より外側に広がる前に硬化させることができること等からより好ましい。光照射および加熱を行う場合、光照射を先に行い、その後加熱を行うことが好ましい。また、照射する光は、例えば紫外光とすることができる。 As a method for filling the pores with an insulating resin, a mixture containing an epoxy compound and a thiol compound is applied onto the porous area and the dielectric oxide film layer by various printing methods, coating with a dispenser, transfer method, etc. A method may be mentioned in which a sufficient amount is applied and impregnated, and then these are reacted and cured. Although the above curing may be thermal curing, it is more preferable to perform curing by light irradiation because the first insulating resin can be cured before it spreads outward from the position corresponding to the intermediate portion. When performing light irradiation and heating, it is preferable to perform the light irradiation first and then perform the heating. Further, the irradiated light can be, for example, ultraviolet light.
なお、上記混合物を十分に多孔質領域および誘電体酸化被膜層の空孔に含浸させるため、上記混合物は溶媒を含んでいてもよい。 Note that the mixture may contain a solvent in order to sufficiently impregnate the porous region and the pores of the dielectric oxide layer with the mixture.
(第2絶縁層形成工程)
第1絶縁層形成工程の後、第1絶縁層の表面を覆うように絶縁樹脂を配置して硬化させ、第2絶縁層を形成する。第2絶縁層も第1絶縁層と同じく、印刷法、ディスペンサーを用いる方法、転写法等により行うことができる。例えば、中間部に前記第1絶縁層の形成時と同様の混合物を塗布した後、光照射により硬化することで、第1絶縁層の表面を覆うように第2絶縁層が形成される。光照射の後に、加熱をさらに行ってもよい。
(Second insulating layer forming step)
After the first insulating layer forming step, an insulating resin is placed and cured to cover the surface of the first insulating layer to form a second insulating layer. Like the first insulating layer, the second insulating layer can also be formed by a printing method, a method using a dispenser, a transfer method, etc. For example, the second insulating layer is formed so as to cover the surface of the first insulating layer by applying the same mixture as in the formation of the first insulating layer to the intermediate portion and curing it by light irradiation. After the light irradiation, heating may be further performed.
(陰極部形成工程)
本工程では、陰極部に対応する位置の誘電体酸化被膜層の表面に固体電解質層および陰極引出層を形成する。固体電解質層は、陽極体の存在下で、原料モノマーもしくはオリゴマーを化学重合や電解重合することにより形成することができる。固体電解質層は、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を誘電体酸化被膜層に塗布することにより形成してもよい。分散液の塗布方法は特に制限されず、公知の方法と同様とすることができる。
(Cathode part formation process)
In this step, a solid electrolyte layer and a cathode extraction layer are formed on the surface of the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the cathode portion. The solid electrolyte layer can be formed by chemically polymerizing or electrolytically polymerizing raw material monomers or oligomers in the presence of an anode body. The solid electrolyte layer may be formed by applying a solution in which a conductive polymer is dissolved or a dispersion in which a conductive polymer is dispersed to the dielectric oxide layer. The method for applying the dispersion liquid is not particularly limited, and may be the same as known methods.
次いで、固体電解質層の表面に、例えばカーボンペーストおよび銀ペーストを順次、塗
布することにより、陰極引出層を形成する。カーボンペーストや銀ペーストの塗布方法は特に制限されず、公知の方法と同様とすることができる。
Next, a cathode extraction layer is formed by sequentially applying, for example, carbon paste and silver paste to the surface of the solid electrolyte layer. The method of applying carbon paste or silver paste is not particularly limited, and may be the same as known methods.
(リード端子接続工程)
リート端子接続工程では、陽極体に陽極リード端子を電気的に接続し、陰極引出層に陰極リード端子を電気的に接続する。陽極体と陽極リード端子との電気的な接続は、例えば、これらを溶接することにより行われる。また、陰極引出層と陰極リード端子との電気的な接続は、例えば、陰極引出層と陰極リード端子とを、導電性接着剤を介して接着させること等により行われる。
(Lead terminal connection process)
In the lead terminal connecting step, an anode lead terminal is electrically connected to the anode body, and a cathode lead terminal is electrically connected to the cathode extraction layer. The anode body and the anode lead terminal are electrically connected, for example, by welding them together. Further, the electrical connection between the cathode extraction layer and the cathode lead terminal is performed, for example, by adhering the cathode extraction layer and the cathode lead terminal via a conductive adhesive.
(封止工程)
コンデンサ素子およびリード端子の一部を封止樹脂により封止してもよい。封止は、射出成形、インサート成形、圧縮成形等の成形技術を用いて行われる。例えば、所定の金型を用いて、硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含む組成物をコンデンサ素子およびリード端子の一端部を覆うように充填した後、加熱等を行う。
(Sealing process)
A portion of the capacitor element and lead terminals may be sealed with a sealing resin. Sealing is performed using molding techniques such as injection molding, insert molding, and compression molding. For example, using a predetermined mold, a composition containing a curable resin or a thermoplastic resin is filled to cover the capacitor element and one end of the lead terminal, and then heated or the like is performed.
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実
施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(原料の準備)
絶縁層の材料として、以下の化合物を準備した。
(1)エポキシ系化合物
jER828:ビスフェノールA型エポキシ化合物、三菱ケミカル社製、エポキシ基当量190
BATG:4官能エポキシ化合物、昭和電工社製、エポキシ基当量128
VG3101L:3官能エポキシ化合物、プリンテック社製、エポキシ基当量210
(2)チオール系化合物
MTPE1:ペンタエリスリトール骨格4官能チオール、昭和電工社製、チオール基当量136
C3TS-G:グリコールウリル骨格を母骨格とする4官能チオール、四国化成社製、チオール基当量110
(3)光塩基発生剤
WPBG-345:下記式で表されるボレート型光塩基発生剤、富士フイルム和光純薬社製
EP-4088S:ジシクロペンタジエン型エポキシ、ADEKA社製、エポキシ基当量170
(5)増感剤
2-プロピルチオキサントン、東京化成社製
(Preparation of raw materials)
The following compounds were prepared as materials for the insulating layer.
(1) Epoxy compound jER828: Bisphenol A type epoxy compound, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, epoxy group equivalent: 190
BATG: Tetrafunctional epoxy compound, manufactured by Showa Denko, epoxy group equivalent 128
VG3101L: trifunctional epoxy compound, manufactured by Printec, epoxy group equivalent 210
(2) Thiol compound MTPE1: pentaerythritol skeleton tetrafunctional thiol, manufactured by Showa Denko, thiol group equivalent: 136
C3TS-G: Tetrafunctional thiol with glycoluril skeleton as the parent skeleton, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., thiol group equivalent: 110
(3) Photobase generator WPBG-345: Borate type photobase generator represented by the following formula, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
(5) Sensitizer 2-propylthioxanthone, manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.
(実施例1)
(1)陽極体の準備
厚さ115μmのアルミニウム箔に電解エッチング処理を行い、その両方の主面に多孔質領域を備える陽極体を準備した。陽極体の各主面に形成された多孔質領域の厚みは40μmであった。また、陽極体の第一方向の長さは6.5cmであった。
(Example 1)
(1) Preparation of anode body An anode body having porous regions on both main surfaces was prepared by electrolytically etching an aluminum foil having a thickness of 115 μm. The thickness of the porous region formed on each main surface of the anode body was 40 μm. Further, the length of the anode body in the first direction was 6.5 cm.
(2)誘電体酸化被膜層の形成
上記陽極体を化成処理して、その両方の主面を覆う誘電体酸化被膜層を形成した。
(2) Formation of dielectric oxide film layer The above anode body was subjected to chemical conversion treatment to form a dielectric oxide film layer covering both main surfaces thereof.
(3)第1絶縁層の形成
エポキシ系化合物「BATG」3.61質量部、エポキシ系化合物「VG3101L」0.59質量部、および反応性希釈剤「EP-4088S」0.20質量部を混合した。溶解性を高めるために、当該混合物を50~65℃の恒温槽にて10分間加温し、その後、常温に冷却した。その後、チオール系化合物「C3TS-G」3.54質量部、および光塩基発生剤0.15質量部をさらに添加し、混合液を遊星式混錬機を使用して十分に混練した。続いて、ディスペンサーにより当該混合液を陽極体の長さ方向中間部に相当する領域に直線状に塗布した。塗布後すぐに紫外線照射器を用いて紫外線(積算光量10000mJ/cm2)を照射し、さらに100℃15分の熱処理により、多孔質領域の複数の空孔に第一絶縁樹脂が充填された第1絶縁層を形成した。
(3) Formation of first insulating layer 3.61 parts by mass of epoxy compound "BATG", 0.59 parts by mass of epoxy compound "VG3101L", and 0.20 parts by mass of reactive diluent "EP-4088S" are mixed. did. To increase solubility, the mixture was heated in a constant temperature bath at 50 to 65° C. for 10 minutes, and then cooled to room temperature. Thereafter, 3.54 parts by mass of a thiol compound "C3TS-G" and 0.15 parts by mass of a photobase generator were further added, and the mixed solution was sufficiently kneaded using a planetary kneader. Subsequently, the liquid mixture was linearly applied to a region corresponding to the longitudinally intermediate portion of the anode body using a dispenser. Immediately after coating, a UV irradiator was used to irradiate ultraviolet light (integrated light amount: 10,000 mJ/cm 2 ), and heat treatment was performed at 100°C for 15 minutes to form a first insulating resin in which the plurality of pores in the porous region were filled with the first insulating resin. 1 insulating layer was formed.
(4)第2絶縁層の形成
上記(3)第1絶縁層の形成の際に、多孔質領域および誘電体酸化被膜層の空孔に入りきらず、陽極体上に残った混合液を、塗布後すぐに紫外線照射器を用いて紫外線(積算光量30000mJ/cm2)を照射し、100℃15分の熱処理により硬化させて、第2絶縁層とした。
(4) Formation of the second insulating layer During the formation of the first insulating layer (3) above, the mixed liquid that did not fit into the pores of the porous region and the dielectric oxide layer and remained on the anode body was coated. Immediately thereafter, it was irradiated with ultraviolet rays (integrated light amount 30,000 mJ/cm 2 ) using an ultraviolet irradiator, and was cured by heat treatment at 100° C. for 15 minutes to form a second insulating layer.
(5)固体電解質層の形成
アニリンおよび硫酸を含むアニリン水溶液を準備した。上述の第2絶縁層上にテープ状の電極を貼り付けた。続いて、この陽極体の陰極部に相当する領域と、対向電極とをアニリン水溶液に浸漬し、10mA/cm2の電流密度で20分間、電解重合を行なった。これにより陰極部に固体電解質層を形成した。
(5) Formation of solid electrolyte layer An aniline aqueous solution containing aniline and sulfuric acid was prepared. A tape-shaped electrode was pasted on the second insulating layer described above. Subsequently, a region of the anode body corresponding to the cathode portion and the counter electrode were immersed in an aniline aqueous solution, and electrolytic polymerization was performed at a current density of 10 mA/cm 2 for 20 minutes. As a result, a solid electrolyte layer was formed in the cathode section.
(6)陰極引出層の形成
固体電解質層上に、カーボンペーストおよび銀ペーストを順次塗布し、乾燥させた。こ
れにより、陰極引出層を形成し、コンデンサ素子を得た。
(6) Formation of cathode extraction layer Carbon paste and silver paste were sequentially applied onto the solid electrolyte layer and dried. Thereby, a cathode extraction layer was formed and a capacitor element was obtained.
(実施例2~4、比較例1)
表1に示すように、絶縁樹脂の原料配合比を変更した以外は、実施例1と同様にコンデンサ素子を作製した。
(Examples 2 to 4, Comparative Example 1)
As shown in Table 1, a capacitor element was produced in the same manner as in Example 1, except that the raw material blending ratio of the insulating resin was changed.
(比較例2)
上記の手順(3)における第1絶縁層および第2絶縁層の形成時に、熱硬化を行わず、紫外光(積算光量30000mJ/cm2)を照射後、常温で1時間放置することで硬化させた。その後実施例1と同様にコンデンサ素子を作製した。
(Comparative example 2)
When forming the first insulating layer and the second insulating layer in step (3) above, do not perform thermal curing, but after irradiating with ultraviolet light (integrated light amount 30,000 mJ/cm 2 ), leave at room temperature for 1 hour to cure. Ta. Thereafter, a capacitor element was produced in the same manner as in Example 1.
(評価)
・絶縁樹脂の耐熱性:ガラス転移温度
上記第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂のガラス転移温度を示差走査熱量測定装置(日立ハイテク社製DSC7000)の温度変調DSCモード昇温速度5℃/分、印加周波数0.02Hzの測定条件により測定した。第1絶縁樹脂は、多孔質領域および第2誘電体酸化被膜層に充填した状態で、ガラス転移温度を測定した。一方、第2絶縁樹脂については、シリコーンゴムからなる板状の部材上に、上記(3)で使用した混合物を塗布し、第2絶縁層の形成時と同様の条件で硬化させた試料を作製し、当該試料のガラス転移温度を測定した。第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1が第2絶縁樹脂のガラス転移温度T2より大きい場合は「〇」、それ以外の場合は「×」とした。
(evaluation)
・Heat resistance of insulating resin: Glass transition temperature The glass transition temperature of the first insulating resin and the second insulating resin was measured using a differential scanning calorimeter (DSC7000 manufactured by Hitachi High-Technology) in temperature modulation DSC mode at a heating rate of 5°C/min. The measurement was performed under the measurement conditions of an applied frequency of 0.02 Hz. The glass transition temperature of the first insulating resin was measured in a state in which the porous region and the second dielectric oxide film layer were filled with the first insulating resin. On the other hand, for the second insulating resin, a sample was prepared by applying the mixture used in (3) above onto a plate-shaped member made of silicone rubber and curing it under the same conditions as when forming the second insulating layer. Then, the glass transition temperature of the sample was measured. When the glass transition temperature T 1 of the first insulating resin was higher than the glass transition temperature T 2 of the second insulating resin, it was marked as “〇”, and in other cases, it was marked as “×”.
・絶縁樹脂のアルミニウム箔への追従性:貯蔵弾性率
上記第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定(DMA)法により、昇温速度5℃/分、周波数10Hzの測定条件により測定した。第1絶縁樹脂の弾性率は、シリコーンゴムからなる板状の部材上に、上記(3)で使用した混合物を厚み100μm塗布し、これを波長365nmの紫外線照射機を用いて、積算光量10000mJ/cm2で硬化させた。そして、表面から厚み50μmまでの液状サンプルを取り出し、これを100℃で15分硬化させて、その貯蔵弾性率を測定した。第2絶縁樹脂についても、シリコーンゴムから成る板状の部材状に、同様に硬化条件を、上記(4)に合わせたものを作製し、その貯蔵弾性率を測定した。第1絶縁樹脂の25℃における弾性率が0.1GPa以上である場合は「〇」、0.1GPa未満である場合は「×」とした。また、第2絶縁樹脂の25℃における弾性率が1.0MPa以上である場合は「〇」、1.0MPa未満である場合は「×」とした。
・Followability of insulating resin to aluminum foil: Storage modulus The storage modulus of the first insulating resin and second insulating resin was measured by dynamic mechanical analysis (DMA) at a heating rate of 5°C/min and a frequency of 10 Hz. Measured under the following measurement conditions. The elastic modulus of the first insulating resin is determined by applying the mixture used in (3) above to a thickness of 100 μm on a plate-shaped member made of silicone rubber, and using an ultraviolet irradiator with a wavelength of 365 nm to obtain an integrated light amount of 10,000 mJ/ Cured in cm 2 . Then, a liquid sample up to a thickness of 50 μm from the surface was taken out, cured at 100° C. for 15 minutes, and its storage modulus was measured. Regarding the second insulating resin, a plate-like member made of silicone rubber was prepared under the same curing conditions as in (4) above, and its storage modulus was measured. When the elastic modulus of the first insulating resin at 25° C. was 0.1 GPa or more, it was marked “○”, and when it was less than 0.1 GPa, it was marked “x”. Moreover, when the elastic modulus of the second insulating resin at 25° C. was 1.0 MPa or more, it was marked as “○”, and when it was less than 1.0 MPa, it was marked as “x”.
・絶縁樹脂の酸素遮断性:酸素透過係数
試験片の作製方法としては、φ40mm、厚み10μmの塗膜を作製した。このときの硬化方法は第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂ともに、上記の手順(3)と同様とした。これらの手順で作製した第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の酸素透過係数を、JISK7176-1に準じて電解センサ法により測定した。酸素透過係数が1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg)以下の場合は「〇」、1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg)より大きい場合は「×」とした。
- Oxygen barrier property of insulating resin: Oxygen permeability coefficient As a method for preparing a test piece, a coating film with a diameter of 40 mm and a thickness of 10 μm was prepared. The curing method at this time was the same as the above procedure (3) for both the first insulating resin and the second insulating resin. The oxygen permeability coefficients of the first insulating resin and the second insulating resin produced by these procedures were measured by an electrolytic sensor method according to JIS K7176-1. If the oxygen permeability coefficient is 1.0×10 -11 cc・cm/(cm 2・sec・cmHg) or less, mark “〇”, 1.0×10 −11 cc・cm/(cm 2・sec・cmHg) If it is larger, it is marked as "×".
・コンデンサ素子の耐熱信頼性評価
上記で得られたコンデンサ素子の加熱処理前および後の静電容量を測定し、その変化率を算出した。加熱は、145℃で250時間行った。変化率は、{(加熱処理前の静電容量-加熱処理後の静電容量)/加熱処理前の静電容量}により求めた。変化率40%以下である場合は「〇」、40%より大きい場合は「×」とした。
- Evaluation of heat resistance reliability of capacitor element The capacitance of the capacitor element obtained above was measured before and after the heat treatment, and the rate of change was calculated. Heating was performed at 145° C. for 250 hours. The rate of change was determined by {(capacitance before heat treatment−capacitance after heat treatment)/capacitance before heat treatment}. If the rate of change was 40% or less, it was marked "○", and if it was greater than 40%, it was marked "x".
・コンデンサ素子の中間部の樹脂充填性
また、上述のように得られたコンデンサ素子の第1絶縁樹脂の充填率を測定した。具体的には、コンデンサ素子の第1断面をSEMにより観察した。そして、観察写真より、中間部の多孔質領域の複数の空孔の面積と、第1絶縁樹脂の面積とを求め、これらの比〔(第1絶縁樹脂の面積/空孔の面積)×100)〕を充填率として求めた。充填率が90%以上の場合「〇」、90%未満の場合は「×」とした。
-Resin filling property of intermediate portion of capacitor element In addition, the filling rate of the first insulating resin of the capacitor element obtained as described above was measured. Specifically, the first cross section of the capacitor element was observed using SEM. Then, from the observation photograph, the area of the plurality of pores in the intermediate porous region and the area of the first insulating resin were determined, and the ratio of these [(area of the first insulating resin/area of the pores) x 100 )] was determined as the filling rate. When the filling rate was 90% or more, it was marked "○", and when it was less than 90%, it was marked "x".
・総合判定
上記各評価で、全て「○」の判定で、総合判定として「〇」と判定した。4つの判定のいずれかに「×」がある場合、総合判定として「×」と判定した。
- Overall Judgment All of the above evaluations were judged as "○", and the overall judgment was judged as "〇". If any of the four judgments had an "x", it was determined as an overall judgment of "x".
絶縁樹脂の耐熱信頼性について、実施例1~4、比較例1はいずれも〇評価であるのに対して、比較例2では×評価であった。比較例2では第1絶縁層および第2絶縁層の形成時に、光照射後の熱処理を行わなかったため、第1絶縁樹脂や第2絶遠樹脂の硬化物としての架橋密度が小さかったと考えられる。また陽極体の多孔質領域に存在するサブミクロンサイズの空孔表面の金属と第1絶縁樹脂との分子結合力が小さいため、第1絶縁樹脂のT1が第2絶縁樹脂のT1より大きい値とならなかったと考えられる。このことから、第1絶縁樹脂のT1が第2絶縁樹脂のT2より大きいことが好ましいことが明らかになった。 Regarding the heat resistance reliability of the insulating resin, Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were all evaluated as ○, whereas Comparative Example 2 was evaluated as ×. In Comparative Example 2, heat treatment after light irradiation was not performed when forming the first insulating layer and the second insulating layer, so it is thought that the crosslinking density of the first insulating resin and the second Zetsuen resin as a cured product was low. Furthermore, since the molecular bonding force between the first insulating resin and the metal on the surface of the submicron-sized pores existing in the porous region of the anode body is small, T 1 of the first insulating resin is larger than T 1 of the second insulating resin. It is considered that the value was not reached. From this, it became clear that T 1 of the first insulating resin is preferably larger than T 2 of the second insulating resin.
25℃における第1絶縁樹脂の弾性率について、実施例1~4ではいずれも〇評価であるのに対して、比較例1~2では×評価であった。これは、比較例1では、第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂が、チオエーテル構造を含まなかったためと考えられる。一方、比較例2では光照射後の熱処理を行わなかったため、硬化物としての架橋密度が小さく、25℃における第1絶縁樹脂の弾性率が0.1GPa未満になったと考えられる。そして、これらでは、耐熱信頼性試験において高温環境下に長時間さらされることにより、多孔質領域のそれぞれの空孔と第1絶縁樹脂との界面での接着強度が小さくなり、絶縁性が維持できなかったと考えられる。その結果、陽極部から侵入した酸素が陽極体内部の多孔質領域を通って陰極部に移動することを十分に抑制することができず、静電容量変化率も悪化したと考えられる。このことから、25℃における第1絶縁樹脂の弾性率は0.1GPa以上であることが好ましいことが明らかになった。 Regarding the elastic modulus of the first insulating resin at 25° C., Examples 1 to 4 were all evaluated as ○, whereas Comparative Examples 1 and 2 were evaluated as ×. This is considered to be because, in Comparative Example 1, the first insulating resin and the second insulating resin did not contain a thioether structure. On the other hand, in Comparative Example 2, since no heat treatment was performed after light irradiation, the crosslinking density as a cured product was low, and it is thought that the elastic modulus of the first insulating resin at 25° C. was less than 0.1 GPa. In addition, when these materials are exposed to a high-temperature environment for a long time in a heat resistance reliability test, the adhesive strength at the interface between each pore in the porous region and the first insulating resin decreases, making it impossible to maintain insulation properties. It is thought that there was no such thing. As a result, it is thought that the oxygen that entered from the anode part could not be sufficiently suppressed from moving to the cathode part through the porous region inside the anode body, and the capacitance change rate also deteriorated. From this, it became clear that the elastic modulus of the first insulating resin at 25° C. is preferably 0.1 GPa or more.
第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の酸素遮断性について、実施例1~4はいずれも〇評価であるのに対して、比較例1~2では×評価であった。比較例1および比較例2では、硬化物としての架橋密度が小さく、酸素透過係数が1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg)以上となったと考えられる。そのため、耐熱信頼性試験において試験初期から陽極部から侵入した酸素が陽極体内部の多孔質領域を通って陰極部に移動することを十分に抑制することができず、静電容量変化率も悪化したと考えられる。このことから、第1絶縁樹脂および第2絶縁樹脂の酸素透過係数は1.0×10-11cc・cm/(cm2・秒・cmHg)以下であることが好ましいことが明らかになった。 Regarding the oxygen barrier properties of the first insulating resin and the second insulating resin, Examples 1 to 4 were all evaluated as ○, whereas Comparative Examples 1 to 2 were evaluated as ×. It is believed that in Comparative Examples 1 and 2, the crosslinking density as a cured product was low, and the oxygen permeability coefficient was 1.0×10 −11 cc·cm/(cm 2 ·sec·cmHg) or more. As a result, in heat resistance reliability tests, it was not possible to sufficiently suppress oxygen that entered from the anode part from the beginning of the test and moved to the cathode part through the porous region inside the anode body, and the rate of capacitance change also worsened. It is thought that he did. From this, it has become clear that the oxygen permeability coefficients of the first insulating resin and the second insulating resin are preferably 1.0×10 −11 cc·cm/(cm 2 ·sec·cmHg) or less.
さらに、樹脂充填率について、実施例1~4および比較例2はいずれも〇評価であるのに対して、比較例1では×評価であった。これは、比較例1の第1絶縁樹脂がチオエーテル構造を含まないため、光照射後、100℃15分熱処理しただけでは反応性が悪く、混合液が中間部の表面で拡がってしまい、第1絶縁層の形状制御ができず、樹脂充填率が小さくなったと考えられる。そのため、耐熱信頼性試験において試験初期から陽極部から侵入した酸素が陽極体内部の多孔質領域を通って陰極部に移動することを十分に抑制することができず、静電容量変化率も悪化したと考えられる。このことから第1絶縁樹脂の充填率は90%以上が好ましい。 Further, regarding the resin filling rate, Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 were all evaluated as ○, whereas Comparative Example 1 was evaluated as ×. This is because the first insulating resin of Comparative Example 1 does not contain a thioether structure, so heat treatment at 100°C for 15 minutes after light irradiation has poor reactivity, and the mixed liquid spreads on the surface of the intermediate part, causing the first insulating resin to It is thought that the resin filling rate became small because the shape of the insulating layer could not be controlled. As a result, in heat resistance reliability tests, it was not possible to sufficiently suppress oxygen that entered from the anode part from the beginning of the test and moved to the cathode part through the porous region inside the anode body, and the rate of capacitance change also worsened. It is thought that he did. For this reason, the filling rate of the first insulating resin is preferably 90% or more.
本開示の固体電解コンデンサは耐熱信頼性に優れるため、様々な用途に利用することができる。 Since the solid electrolytic capacitor of the present disclosure has excellent heat resistance and reliability, it can be used for various purposes.
11 陽極体
11X 多孔質領域
11Y 芯領域
11a 第1部分
11b 第2部分
11c 第3部分
12a 第1誘電体酸化被膜層
12b 第2誘電体酸化被膜層
12c 第3誘電体酸化被膜層
13 固体電解質層
14 陰極引出層
21 第1絶縁層
22 第2絶縁層
100 電解コンデンサ
110 コンデンサ素子
110a 陽極部
110b 中間部
110c 陰極部
110T1 第1端部
110T2 第2端部
110X、110Y 主面
120A 陽極リード端子
120B 陰極リード端子
130 封止樹脂
11
Claims (7)
前記陽極部、前記中間部、および前記陰極部は、主面側に多孔質領域および前記多孔質領域の表面に形成された誘電体酸化被膜層を有する1つの陽極体に沿って配置されており、
前記陽極部は、前記陽極体の第1部分を有し、
前記中間部は、前記陽極体の第2部分の前記多孔質領域および前記誘電体酸化被膜層の空孔に第1絶縁樹脂が充填された第1絶縁層と、前記第1絶縁層を覆う、第2絶縁樹脂を含む第2絶縁層と、を有し、
前記陰極部は、前記陽極体の第3部分と、前記第3部分の前記誘電体酸化被膜層を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う陰極引出層と、を有し、
前記第1絶縁樹脂のガラス転移温度T1が前記第2絶縁樹脂のガラス転移温度T2より高く、
前記第1絶縁樹脂および前記第2絶縁樹脂はチオエーテル構造を含む、
固体電解コンデンサ。 A capacitor element comprising an anode part, a cathode part, and an intermediate part interposed between these parts,
The anode portion, the intermediate portion, and the cathode portion are arranged along one anode body having a porous region on the main surface side and a dielectric oxide film layer formed on the surface of the porous region. ,
The anode portion includes a first portion of the anode body,
The intermediate portion covers a first insulating layer in which the porous region of the second portion of the anode body and the pores of the dielectric oxide layer are filled with a first insulating resin, and the first insulating layer. a second insulating layer containing a second insulating resin;
The cathode part includes a third part of the anode body, a solid electrolyte layer covering the dielectric oxide film layer of the third part, and a cathode extraction layer covering the solid electrolyte layer,
The glass transition temperature T1 of the first insulating resin is higher than the glass transition temperature T2 of the second insulating resin,
the first insulating resin and the second insulating resin include a thioether structure;
Solid electrolytic capacitor.
請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The elastic modulus of the first insulating resin at 25° C. is 0.1 GPa or more,
The solid electrolytic capacitor according to claim 1.
請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The elastic modulus of the second insulating resin at 25° C. is 1.0 MPa or more,
The solid electrolytic capacitor according to claim 1.
請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The oxygen permeability coefficients of the first insulating resin and the second insulating resin are 1.0×10 −11 cc·cm/(cm 2 ·sec·cmHg) or less;
The solid electrolytic capacitor according to claim 1.
請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 In the first insulating layer, a filling rate of the first insulating resin with respect to the plurality of pores is 90% or more;
The solid electrolytic capacitor according to claim 1.
請求項1~5のいずれか一項に記載の固体電解コンデンサ。 The ratio of the length of the intermediate portion to the length of the cathode portion in a direction connecting the anode portion, the intermediate portion, and the cathode portion is 0.04 or more and 0.1 or less;
The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 5.
表面に多孔質領域を有する陽極体を準備する準備工程と、
前記多孔質領域の表面に、誘電体酸化被膜層を形成する誘電体酸化被膜層形成工程と、
前記誘電体酸化被膜層を表面に形成した前記陽極体の前記中間部に対応する位置の、前記多孔質領域および前記誘電体酸化被膜層の空孔に絶縁樹脂を充填して硬化させ、第1絶縁層を形成する第1絶縁層形成工程と、
前記第1絶縁層を覆うように絶縁樹脂を配置して硬化させ、第2絶縁層を形成する第2絶縁層形成工程と、
前記陽極体の前記陰極部に対応する位置の前記誘電体酸化被膜層上に固体電解質層を形成し、前記固体電解質層上に陰極引出層をさらに形成する陰極部形成工程と、
を備え、
前記第1絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T1が、前記第2絶縁層が含む樹脂のガラス転移温度T2より高く、
前記第1絶縁層が含む樹脂および前記第2絶縁層が含む樹脂はチオエーテル構造を含む、
固体電解コンデンサの製造方法。
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor including a capacitor element including an anode part, a cathode part, and an intermediate part interposed therebetween,
a preparation step of preparing an anode body having a porous region on the surface;
a dielectric oxide layer forming step of forming a dielectric oxide layer on the surface of the porous region;
The porous region and the pores of the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the intermediate portion of the anode body having the dielectric oxide film layer formed on the surface thereof are filled with an insulating resin and cured. a first insulating layer forming step of forming an insulating layer;
a second insulating layer forming step of arranging and curing an insulating resin to cover the first insulating layer to form a second insulating layer;
a cathode part forming step of forming a solid electrolyte layer on the dielectric oxide film layer at a position corresponding to the cathode part of the anode body, and further forming a cathode extraction layer on the solid electrolyte layer;
Equipped with
The glass transition temperature T1 of the resin included in the first insulating layer is higher than the glass transition temperature T2 of the resin included in the second insulating layer,
The resin included in the first insulating layer and the resin included in the second insulating layer include a thioether structure,
Method of manufacturing solid electrolytic capacitors.
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