TWI413995B - Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係有關於各種電子機器所使用之固態電解電容器及其製造方法。
近年來,固態電解電容器大多被利用於電源電路及個人電腦等之CPU的周邊裝置,必須小型且因應高頻化而須要降低等效串聯電阻(ESR)。此種固態電解電容器之各電氣特性中有一種是耐電壓特性。該耐電壓特性係依固態電解電容器之介電體皮膜的厚度而改變。例如藉陽極氧化而形成介電體皮膜之鋁固態電解電容器時,介電體皮膜的厚度是與陽極氧化的電壓呈比例變厚。為此,介電體皮膜愈厚時耐電壓亦偏高。如此習知固態電解電容器的基本構造為包含有:由具有多孔質層之閥金屬構成之陽極、形成在該閥金屬之多孔質層的表面之介電體皮膜、及,形成在該介電體皮膜上之導電性高分子之固態電解質層。習知固態電解電容器中係諸如日本國專利公開公報2003-158043號所揭示,當做為固態電解質層之用的導電性高分子是採用單層者。
在習知固態電解電容器之介電體皮膜產生有缺陷時,在該缺陷部產生有因漏電流產生之發熱。導電性高分子一般是以漏電流所致之發熱而絕緣化,但由於所形成之絕緣物之耐電壓較低,有時因此造成電性短路。尤其對於有高額定電壓需求之電子電路而言,短路便成為嚴重問題所在。
本發明之固態電解電容器係包含有一固態電解質層,該固態電解質層係具有一疊層有一由聚苯胺或其衍生物構成之第一導電性高分子層及一業已與離子型高分子呈複合體化之第二導電性高分子層之構造。
藉實現一具有優異之自修復性之固態電解質層,便可提供一種耐電壓特性優異之固態電解電容器。
第1圖係本發明實施形態之固態電解電容器之概略剖視圖。
第2圖係一特性圖,顯示本發明固態電解電容器中之導電性高分子膜的電壓-電流特性。
第3圖係一流程圖,用以說明本發明之固態電解電容器之製造步驟。
以下,一邊參考圖式,一邊說明本發明實施形態中之固態電解電容器及其製造方法。
本實施形態中,電容器元件15係包含有:閥金屬1、介電體皮膜2、絕緣部3、第一導電性高分子4、第二導電性高分子層5、碳極層6、銀極層7、陽極8及陰極9。在電容器元件15上設置外覆物10後,則為本實施形態之固態電解電容器20。以下按構成要件詳加說明。
第1圖係一用以說明本發明實施形態之固態電解電容
器20之概略剖視圖,第2圖係一顯示導電性高分子膜之電壓-電流特性之特性圖。
固態電解電容器20係具有鉭、鈮、鋁等閥金屬1。通常為了使每單位體積之靜電電容加大設計,其具有一種結構,即:經由蝕刻或粉末燒結,在閥金屬1的表面上形成多孔質層,以形成增加表面積者。又,在閥金屬1的多孔質層的表面形成一由氧化皮膜構成之介電體皮膜2。
又,絕緣部3係使用環氧樹脂、矽樹脂或聚醯亞胺樹脂等形成者。該絕緣部3係具有一可使陽極與陰極做電性分離,防止電極間的短路之作用。
進而,用以構成形成於介電體皮膜2上之第一導電性高分子層4之材料係以聚苯胺或其衍生物為佳。該聚苯胺係將苯胺聚合成者。其和聚吡咯或聚噻吩相比較下導電性較差,但具有按摻雜物的種類而溶於溶媒之特徵。又,本實施形態之聚苯胺之衍生物係以下列通式(1)中將X或R以氫以外者取代之構造所示之化合物。
例如,通式(1)中,以X=SO3
H而言,在分子內具有磺酸基時,可成為水溶性聚苯胺磺酸。
按此,使其具備可溶性時,便易於介電體皮膜2之上形成膜。在此,在聚苯胺磺酸之水溶液中浸泡已於閥金屬1之多孔質層的表面形成介電體皮膜2及絕緣部3之電容器元件成品後使其乾燥,遂形成由聚苯胺磺酸構成之第一導電性高分子層4。如以上之說明,使用聚苯胺或聚苯胺衍生物之水溶液,在其中浸泡電容器元件成品後使其乾燥,便可簡單形成第一導電性高分子層4。且,可知第一導電性高分子層4係可展現優異之被覆性。
此外,亦可藉化學聚合形成由苯胺或其衍生物構成之導電性高分子。
其次,在該第一導電性高分子層4之上形成第二導電性高分子層5,製成固態電解質層。該第二導電性高分子層5係以使用與離子型高分子呈複合體化之導電性高分子者為佳。
在此使用之離子型高分子係指在溶液中成為離子狀態之高分子。例如聚丙烯酸之形態,其具有一性質為溶解於純水中時解離成具有巨大電荷之高電荷離子及具有相反符號之小電荷之多數平衡離子(counter ion)之高分子者。具有如此性質之離子型高分子係以具有羧酸基之高分子為佳,諸如:聚丙烯酸或聚馬來酸等。尤以聚丙烯酸或聚馬來酸為佳。進而已確認得知,即使使用丙烯酸之單體或馬來酸之單體之任一單體與聚烯烴、聚醚或聚乙烯醇之任一者之共聚體所形成之離子型高分子,亦可展現同樣的優異性能者。
又,對於與該離子型高分子複合成之複合體化導電性高分子係可想到三種形態。其中第一形態係指高分子鏈呈物理性纏繞之狀態。第二形態係指:離子型高分子當做為導電性高分子之摻雜物下做化學性鍵結之狀態。第三形態則指上述兩種形態複合而成之狀態。
在本實施形態中,藉電解聚合法而形成有烯烴及馬來酸之共聚體與聚吡咯複合而成之第二導電性高分子層5。其他,亦可藉化學聚合或電解聚合而形成吡咯、噻吩或其等衍生物。
其次,碳極層6係形成在第二導電性高分子層5之上者。該碳極層6係可藉塗佈碳膏(carbon paste)而形成者。進而,在碳極層6之上形成有銀極層7。銀極層7係可藉塗佈銀膏而形成者。將如此碳極層6及銀極層7稱為集電體層。
加工成引線架之陽極8係連接於閥金屬1,而陰極9則連接於銀極層7。藉此完成電容器元件15。進而,將環氧樹脂等模造成形而形成之外覆物10設於電容器元件15。此時,令陽極8及陰極9之部分裸露在外覆物10之端部,當做為外部電極使用。
如此,以兩層導電性高分子層構成固態電解質層之固態電解電容器係具有優異之耐電壓特性。在此,第一導電性高分子層4係一用以形成第二導電性高分子層5時所需之層,進而可藉與第二導電性高分子層5之疊層,形成耐電壓性高之導電膜。因此,可提昇固態電解電容器之耐電壓特性。
其次,參考第3圖,說明本實施形態之固態電解電容器之製造方法。本實施形態中,閥金屬1係使用鋁箔、第一導電性高分子層4則使用聚苯胺磺酸,第二導電性高分子層5是使用與烯烴及馬來酸之共聚體複合化而成之聚吡咯。
(第1步驟)第1步驟係一形成多孔質膜之步驟S1。
準備一厚度100 μ m的鋁箔,當作為閥金屬1(以下稱為鋁箔1)。將該鋁箔1鑿穿成預定元件形狀,針對欲形成陽極之部分以外之部位進行蝕刻,在鋁箔1的兩面形成多孔質層。
(第2步驟)第2步驟係一形成介電體皮膜2之步驟S2。
在磷酸二氫銨水溶液中浸泡鋁箔1,在施加電壓5V下進行陽極氧化。藉此,在鋁箔1的多孔質層的表面形成介電體皮膜2。其次,將由聚醯亞胺構成之絕緣膠帶黏貼在鋁箔1的預定位置,形成絕緣部3。此外,亦可使用矽樹脂或環氧樹脂等材料形成絕緣部3。
(第3步驟)第3步驟係一形成固態電解質層之步驟,具有一形成第一導電性高分子層4之步驟S3及一形成第二導電性高分子層5之步驟S4。
在最初之步驟S3中,將形成有介電體皮膜2之鋁箔1浸泡在聚苯胺磺酸之水溶液中,其後予以將之乾燥,製成一由聚苯胺磺酸構成之第一導電性高分子層4。
在下一步驟S4中,形成一由與離子型高分子進行有複合體化之聚吡咯所構成之第二導電性高分子層5。其中離子型高分子是使用烯烴及馬來酸的共聚體。藉此,形成雙層構造之固態電解質層。用於電解聚合之溶液係指:在98ml的水中溶解烷基萘磺酸鈉1.6g,進而添加烯烴與馬來酸之共聚體,使其固形部分相對於形成1%者,最後各混合溶解乙醇1.6g、吡咯2.68g而製成者。
(第4步驟)第4步驟係一形成集電體層之步驟S5。
本實施形態之集電體層係一疊層有碳極層6與銀極層7之疊層構造。
在藉電解聚合法形成之第二導電性高分子層5之上塗佈碳膏,形成碳極層6,另一方面,塗佈銀膏,形成銀極層7。
(第5步驟)第5步驟係一包含有一連接電極引線之步驟S6及一形成外覆物10和外部電極之步驟S7。
首先,在步驟S6中,使用熔接等方法,將已加工成預定形狀之引線架連接於閥金屬1及銀極層7各層。將陽極8連接於閥金屬1,且陰極9連接於銀極7。經過以上的步驟,製造成電容器元件15。接著,在步驟S7中,利用環氧樹脂等材料,將電容器元件15模造成形後形成外覆物10。又接著,對裸露在外覆物10表面之陽極8及陰極9的表面上施與鍍鎳及鍍錫,形成外部電極,便製成一固態電解電容器20。
又,在本實施形態中,將電容器元件15之電容引出之每一元件的有效面積大小為4mm×3mm者。
最後,對固體電解電容器20施與老化處理,便得到一實施例1之固態電解電容器評價用之樣本。
其次,針對比較例1進行說明。
首先作成一於98ml的水中溶解烷基萘磺酸鈉1.6g後再添加乙醇1.6g、吡咯2.68g之聚吡咯溶液。其次,與實施例1同樣形成第一導電性高分子層後,在於其第一導電性高分子層之上,利用事前做好之聚吡咯溶液,藉電解聚合而形成第二導電性高分子層。此時,比較例中,與本發明之實施形態不同的是,在電解聚合時之聚吡咯溶液中未含有離子型高分子(例如烯烴與馬來酸之共聚體)。因此,比較例1之固態電解質層係由第一導電性高分子層及第二導電性高分子層構成者,但第二導電性高分子層係未使聚吡咯與離子型高分子做複合體化者,其與實施例1不同。接著,以與實施例1同樣之製造方法製造固態電解電容器。
將實施例1及比較例1之固態電解電容器之電氣特性示於表1。
又,在耐電壓特性測定上是使用可做電壓控制之直流電源及電流表。測定方法則是令電壓從0V至100V間每秒以0.2V逐一提高,測定流經1A電流時之電壓值者。令其測定值當做為其樣本之耐電壓特性。
由表1所示之結果可知,實施例1之固態電解電容器係與比較例1之固態電解電容器相比,已實現出一具有較優異之耐電壓特性者。
又,在本實施形態中,第一導電性高分子層4是使用聚苯胺磺酸,但亦可使用其他聚苯胺之衍生物形成為第一導電性高分子層4。
此外,本實施形態中,摻雜在形成有第二導電性高分子層5之聚吡咯之摻雜劑是使用烷基萘磺酸鈉,但亦可使用其他芳族磺酸及其衍生物。
又,摻雜劑所具有之磺酸基並不限於一個。磺酸基2個之二磺酸及其衍生物、磺酸基3個之三磺酸及其衍生物、磺酸基4個之四磺酸及其衍生物等亦可展現同等功能。
又,具有多數如此磺酸基之化合物當做為摻雜物使用時,可提昇相對於固態電解電容器之應力之可靠性,且亦提昇耐熱性。
又,在芳香環上亦可存在有磺酸基以外之取代基。藉呈立體聳高之取代基,可抑制摻雜的脫離,便可期以提高固態電解電容器之耐熱性。進而具有可做氫鍵結之取代基時,更可提高耐熱性。
又,取代基亦可具有雙鍵鍵結或環氧基這樣的反應性部位。此時,令反應性部位雙方相互反應,或使用另一化合物而使反應性部位交聯而成之導電性高分子,便可做成可靠性更高之固態電解電容器。
又,本實施形態中,離子型高分子是使用烯烴與馬來酸之共聚體,但亦可使用其他種類之離子型高分子。可實現如此特性之離子型高分子亦可採用聚丙烯酸或聚馬來酸。或者是,將丙烯酸的單體(monomer)或馬來酸之單體之任一單體與烯烴、乙烯醚或乙烯醇之任一單體之共聚體作為離子型高分子使用時,亦可實現同樣效果。又,共聚上包含嵌段共聚體在內。
又,已經確認:令與離子型高分子複合體化之導電性高分子的主要成分使用聚吡咯及其衍生物時,亦可發揮同樣效果者。
又,導電性高分子的單體是使用吡咯,但亦可使用吡咯衍生物或噻吩及其衍生物。藉使用其等化合物,亦可實現高耐熱性、高機械強度、可溶性等特性。令如此導電性高分子作為第二導電性高分子層5,除了固態電解電容器之重要特性之耐電壓特性外,亦可實現低ESR化及高耐熱化等特性。
又,本實施形態中,以電解聚合形成第二導電性高分子層5。除此之外,亦可藉化學聚合、或併用化學聚合及電解聚合,形成第二導電性高分子層5。化學聚合時,易於反應系中混合各種化合物,便能簡單形成具備各種特性之第二導電性高分子層5。又,電解聚合時,是在電極表面上連續引起反應,因此可獲得緻密且導電性優異之第二導電性高分子層5,與在化學聚合所進行者相比,較有利於低ESR化。
其次,進一步針對本發明所用之導電性高分子做詳細說明。
一般用於固態電解電容器之導電性高分子係可藉使吡咯、噻吩或其等衍生物進行化學聚合或電解聚合而形成者。化學聚合意指:在使用氧化劑之氧化反應將低分子聚合者。另一方面,電解聚合係指一利用電化學反應之聚合法。其等形成方法並不限於在電容器元件上形成導電性高分子時之用,亦可用於合成以及評價導電性高分子之時。
此時,在化學聚合時,於溶液內所到之處皆引起反應,因此難以獲得做評價用之導電性高分子膜。
另一方面,在電解聚合時,在溶液內只在電極上引起反應。因此,電極上生成導電性高分子的薄膜,使用所生成之導電性高分子膜,便易於評價。因此,在本實施形態中,以電解聚合製造導電性高分子膜,進行其評價。
在此,為可作為本發明之第二導電性高分子層5所用之導電性高分子,須使其與離子型高分子複合體化。為此,對作為導電性高分子之主要成分之吡咯進行聚合,以做導電性高分子之聚吡咯化時,藉於其溶液中與離子型高分子複合體化,可實現複合體。
在此,複合體化係包括成為一導電性高分子之摻雜物而化學鍵結之形態、形成一使高分子鏈物理纏繞之構造的形態及其等複合化之狀態。
一般,朝導電性高分通電時,因發熱,而引起因摻雜脫離或氧化反應所造成之導電性高分子絕緣化。將習知之導電性高分子作為固態電解質之用之固態電解電容器之耐電壓特性不太高。
發明人係發現到:構建成聚苯胺或其衍生物構成之導電性高分子以及與離子型高分子複合體化之導電性高分子而成之疊層構造,便可提高業經絕緣化之絕緣膜之耐電壓者。並發現:使用其等導電性高分子作為固態電解電容器之固態電解質層之用時,便能不使固態電解電容器之ESR特性惡化,且提高耐電壓者。
又,離子型高分子亦可作為導電性高分子之摻雜物之用,易與導電性高分子鏈作複合體化。電解聚合法時,離子型高分子係以其電荷而被吸引到電極近旁,因此更容易進行與導電性高分子做複合體化。
又,離子型高分子係具有烯烴、乙烯醚、乙烯醇中至少一種單體作為共聚成分時,便可提高導電性高分子之薄膜的密接力,並進一步提昇導電性高分子之絕緣化絕緣體的耐電壓。依使用有該導電性高分子之固態電解電容器,可進一步提高耐電壓。
其次,針對本發明之固態電解電容器中之導電性高分子膜的製作方法進行說明。
首先,準備容器,在其等之中,在98ml的水中溶解烷基萘磺酸鈉1.6g。
其次,相對於上述溶液添加烯烴與馬來酸之共聚體,使固態部分比率成為1%,接著混合乙醇1.6g、吡咯2.68g,製成實施例2的試料。
在此,烷基萘磺酸鈉為導電性高分子之摻雜物(dopant),在導電性高分子與摻雜物之間引起電荷移動,便產生導電性。本實施形態中是使用烷基萘磺酸之鈉鹽,亦可使用烷基萘磺酸本身。又,除了烷基萘磺酸鈉外亦可使用芳香族磺酸、脂肪族磺酸或其等衍生物。在此所用之芳香族係可使用:具有苯、萘、蒽、苾、聯苯、三聯苯(terphenyl)、呋喃(furan)、吡咯、噻吩、吡啶等骨架之化合物。除上述化合物外,亦可使用具有依據休克爾(Huckel)法之(4n+2)π則之π電子之芳香族化合物。
又,摻雜物之磺酸基不必為一個。亦可為磺酸基2個之二磺酸及其衍生物、磺酸基3個之三磺酸及其衍生物、磺酸基4個之四磺酸及其衍生物等。具有多數如此磺酸基之化合物當做為摻雜物使用時,藉摻雜物而形成使導電性高分子鏈彼此交聯之構造,提升機械強度。又,在多處進行摻雜,因此難以引發摻雜脫離,耐熱性亦可提升。
又,在芳香環上亦可存在有磺酸基以外之取代基,藉呈立體聳高之取代基,可抑制摻雜的脫離,便可期以提高耐熱性。即使立體上不聳高之取代基,只要具有可做氫鍵結之取代基時,藉氫鍵結亦可抑制摻雜脫離。又,取代基具有雙鍵或如環氧基之反應性部位時,令其反應性部位彼此反應,或,使用另一化合物,使反應性部位交聯,亦可提升導電性高分子之薄膜的強度。
又,在本實施形態中,導電性高分子之單體是使用吡咯,但亦可使用吡咯衍生物、噻吩或其衍生物。藉用其等化合物,亦可實現高導電性、高耐熱性、高機械強度、可溶性等特性。又,為提高吡咯之溶解性,還加有乙醇。
其次,其等水溶液中設置不相接觸之兩枚鎳板,作為電極,在兩枚鎳板間施加30分鐘的電壓3.0V,以進行電解聚合,在陽極之鎳板上形成導電性高分子的薄膜。
接著,將陽極側之鎳板洗淨並予以乾燥後,由鎳板剝除導電性高分子的薄膜,作為測定用的樣本。
此時,必須注意兩枚鎳板不相互接觸。又,在厚度30 μ m、寬度7.5mm之鎳板中,沿長度方向裸露鎳表面70mm。除此之外的部分貼上膠帶使其絕緣,因此只有露出鎳之裸露部位生成導電性高分子。
又,在本實施形態中,以3.0V的電壓進行電解聚合,但施加其他強度之電壓亦可。惟,電壓太高時,則屬於副反應之水的電分解變得激烈,難以得到均質之導電性高分子之薄膜。另一方面,電壓太低時,便不能引起電解聚合。依所用之裝置也有不同,但電壓在1V至5V程度範圍內者為佳。又,實際的反應是電位來決定而不是電壓,因此觀察如此反應時,正確地說是以電極的電位來控制者較佳。
在本實施形態中欲進行電位控制時,將銀-氯化銀電極作為參考電極時之陽極電位係以0.6V至2V範圍內者為佳。
又,本實施形態中是控制電壓,但亦可採用電流控制法。使用該電流控制法進行電解聚合時,易使導電性高分子之生成莫耳數相等,可製造均質性高之導電性高分子之薄膜。
又,本實施形態中,以室溫進行電解聚合,但亦可在低溫或高溫下進行電解聚合。以低溫進行時,以可控制溶液之揮發之層面上較為有利,可延長溶液壽命。惟,低於溶液融點時,溶液便結凍,使反應不穩定或不引起反應,須加以注意。又,以高溫進行時,雖使溶液揮發提早,但可加快反應。如本實施形態,令水為溶媒時,其溫度宜於0℃至50℃範圍內。溶媒係使用有機合成等所用之四氫呋喃時,亦可冷卻到負100℃程度。
又,電解聚合後之洗淨係充分進行者為佳。洗淨不足時,便有可能在所生成之導電性高分子的薄膜上附著殘留未加入反應之單體或摻雜物等溶質。該附著物污染表面,因此有可能對導電率測定有不良影響,或促進導電性高分子的劣化。
又,乾燥勢必在一不引發導電性高分子分解或摻雜脫離之溫度範圍內進行。盡可能以較低之溫度下進行為宜,但考量製造固態電解電容器時之生產性等層面,以室溫至200℃之範圍內者為佳。
其次,針對比較例2、3進行說明。
一開始在98ml的水中溶解烷基萘磺酸納1.6g,接著混合乙醇1.6g、吡咯2.68g後予以溶解。在該水溶液中設置不相接觸之兩枚鎳板,作為電極,在兩枚鎳板間施加3.0V之電壓達30分鐘。將陽極側之鎳板洗淨並乾燥後,將其由鎳板剝離後,當做為測定用樣本。
按此作成之比較例2之固態電解質層只形成第二導電性高分子層5,且,第二導電性高分子層5並不進行與離子型高分子之複合化。另一方面,比較例3是具有兩層構造之固態電解質層,但第二導電性高分子層5則不進行與離子型高分子之複合化。
針對如上方法生成之導電性高分子,採用戴亞因斯公司製造之羅勒斯特GP之儀器用四探針法測定導電率。
又,使用可做電壓控制之直流電源及電流(安培)表,測定耐電壓。令電壓從0V到100V間,且每秒以0.2V間隔逐一提高,令流經1A之電流之時當做為其樣本的耐電壓特性。
比較例2中,在於導電性高分子之耐電壓測定中所使用之金屬板是使用銀板。實施例2及比較例3中,耐電壓測定中所使用之金屬板的表面形成聚苯胺磺酸,當作為第一導電性高分子層4,其上形成第2導電性高分子層5之導電性高分子,而構建為一疊層構造者。確認出疊層兩層時之結果。
其等導電性高分子之電壓-電流特性之測定結果係示於表2。
由表2所示之結果可知,具有由聚苯胺構成之導電性高分子與離子型高分子複合體化之導電性高分子之疊層構造之實施例2係與比較例2、3相較之下,其耐電壓特性較高者。
又可知,實施例2之導電率為10S/cm~20S/cm(西門子/每公分),作為固態電解質層所使用之導電性高分子時,具有充分實用性之導電率者。
其次,令該導電性高分子膜之電壓-電流特性之特性圖示於第2圖。
第2圖之結果可知,本發明之實施例2係與比較例2相較之下,其耐電壓特性較為優異者。實施例2之導電性高分子膜的破壞機制可被認為是:施加過大電流時,有過大電流流經導電性高分子膜,引起發熱,在導電性高分子膜發生摻雜之脫離,藉以絕緣化者。進而再逐一提高電壓時,便發生短路。將該引發短路之電壓稱為耐電壓特性。由實施例2可知,該絕緣化之電壓及發生短路之電壓一併提高,已形成有耐電壓特性優異之導電性高分子之薄膜。
又,本實施形態中離子型高分子是使用烯烴與馬來酸之共聚體,但亦可使用馬來酸或丙烯酸之單一高分子。進而,亦可使馬來酸或丙烯酸與以下任一種單體之共聚體。即,可使用丁二烯、異戊二烯、異丁烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚胺基甲酸酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等單體。或,除了其等單體外,亦可使用其等衍生物。又,共聚時亦可包括嵌段共聚在內。
又,上述單一高分子或共聚體之任一者與以下任一高分子混合成之複合體亦可作為離子型高分子使用。即,可使用諸如聚甲醛、聚環氧乙烯、聚環氧丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚碸、聚醯胺、聚亞胺、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、纖維素、聚矽氧烷、聚丙烯酸、聚馬來酸、聚縮醛等之高分子。
如上,本發明之固態電解電容器之特徵在於:固態電解質層是由聚苯胺或其衍生物與離子型高分子複合體化之導電性高分子構成者,具有優異之耐電壓特性,可用於各種電子機器所使用之電源電路。
1...閥金屬
2...介電體皮膜
3...絕緣部
4...第一導電性高分子層
5...第二導電性高分子層
6...碳極層
7...銀極層
8...陽極
9...陰極
10...外覆物
15...電容器元件
20...固態電解電容器
S1-S7...步驟
第1圖係本發明實施形態之固態電解電容器之概略剖視圖。
第2圖係一特性圖,顯示本發明固態電解電容器中之導電性高分子膜的電壓-電流特性。
第3圖係一流程圖,用以說明本發明之固態電解電容器之製造步驟。
1‧‧‧閥金屬
2‧‧‧介電體皮膜
3‧‧‧絕緣部
4‧‧‧第一導電性高分子層
5‧‧‧第二導電性高分子層
6‧‧‧碳極層
7‧‧‧銀極層
8‧‧‧陽極
9‧‧‧陰極
10‧‧‧外覆物
15‧‧‧電容器元件
20‧‧‧固態電解電容器
Claims (8)
- 一種固態電解電容器,係於電容器元件上設有外覆物者,前述電容器元件包含:閥金屬,係具有多孔質層者;介電體皮膜,係形成於前述多孔質層的表面者;固態電解質層,係形成於前述介電體皮膜上,且具有:第一導電性高分子層,係形成於前述介電體皮膜上,且由含有聚苯胺或其衍生物之導電性高分子構成者;及,第二導電性高分子層,係形成於前述第一導電性高分子層上,且由可與離子型高分子呈複合體化之導電性高分子構成者;集電體層,係形成於前述固態電解質層上者;及外部電極,係分別連接於前述閥金屬與集電體層者,其中前述離子型高分子係聚馬來酸,或選自於烯烴、乙烯醚及乙烯醇之至少一種單體與馬來酸的共聚體,其中前述第二導電性高分子層係藉由電解聚合而形成導電性高分子所構成者。
- 如申請專利範圍第1項之固態電解電容器,其中該聚苯胺之衍生物係下列通式(1)所示之導電性高分子。
- 如申請專利範圍第1項之固態電解電容器,其中與前述離子型高分子呈複合體化之導電性高分子為馬來酸與烯烴之共聚體與吡咯的複合體。
- 如申請專利範圍第1項之固態電解電容器,其中該第二導電性高分子係以聚吡咯及其衍生物為主要成份。
- 如申請專利範圍第1項之固態電解電容器,其中該第二導電性高分子係以聚噻吩及其衍生物為主要成份。
- 一種固態電解電容器之製造方法,係包含有以下步驟,即:在具有多孔質層之閥金屬的表面上形成介電體皮膜;在前述介電體皮膜的表面上形成由含有聚苯胺或其衍生物之導電性高分子構成之第一導電性高分子層;藉由在含有聚馬來酸,或馬來酸與選自於烯烴、乙烯醚及乙烯醇之至少一種單體之共聚體的溶液中,將選自於吡咯、吡咯衍生物、噻吩、噻吩衍生物之至少一種單體進行電解聚合而與離子型高分子複合體化成導電性高 分子以構成第二導電性高分子層,並將其疊層於前述第一導電性高分子層上;在前述第二導電性高分子層之表面上形成集電體層;及使外部電極分別連接於前述閥金屬及前述集電體層。
- 如申請專利範圍第6項之固態電解電容器之製造方法,其中該形成前述第二導電性高分子層之形成步驟係一藉電解聚合而複合體化吡咯與馬來酸和烯烴之共聚體而形成導電性高分子層之步驟。
- 如申請專利範圍第6項之固態電解電容器之製造方法,其中該形成前述第二導電性高分子層之形成步驟係一藉併用電解聚合及化學聚合而形成導電性高分子層之步驟。
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