TWI486984B - Solid electrolytic capacitors - Google Patents
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Description
本發明係關於一種固體電解電容器。
近年來，隨著電子設備的高性能化、小型化，考慮到零件之安裝密度的模塑晶片(molded chip)零件已成為主流。鋁電解電容器亦不例外，表面安裝(Surfaced Mounting Technology，SMT)之鋁電解電容器亦得到廣泛應用。
表面安裝技術係新一代電子組裝技術，將傳統型電子零件壓縮至以前體積之幾十分之一，從而實現了電子零件安裝之高密度、高可靠性、小型化、低成本以及生產自動化。然而，於鋁電解電容器之情形時，通常的表面安裝品為立式(統稱為V晶片)，在要求低背的電子設備中存在限制。
作為用以克服上述缺點之技術，提出了於固體電解質層中使用有聚苯胺之捲繞型模塑晶片。然而，為了對圓柱形之捲繞元件進行模塑，而存在捲繞元件直徑產生制約，封裝後依然佔據比較大的厚度空間，難以滿足更低背要求的問題。而且，作為第二個問題，存在可將元件形成為較薄之積層構造的模塑晶片式固體電解電容器，然而當形成作為固體電解質層之聚吡咯時，在第一層形成化學聚合膜，使第二層電解聚合，此方法中，電解聚合需要較長時間，進而該電解聚合必需以單層處理且以與積層片數相應之量進行焊接，從而存在耗費工時的問題。
鑒於上述問題，提出了包括如下組件之固體電解電容器：長方體元件，其由陽極箔、陰極箔及介於陽極箔與陰極箔之間的隔片(separator)捲繞，進而扁平化為長方體且藉由化學聚合形成固體電解質；電極引出端子，其連接於元件；以及封裝體，其封裝該長方體元件(例如，參照專利文獻1)。
圖12(a)係先前之固體電解電容器之示意圖，(b)係(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的示意圖。
固體電解電容器101包括：長方體的元件110，其由陽極箔、陰極箔及介於陽極箔與陰極箔之間的隔片捲繞，進而扁平化為長方體而形成固體電解質；陽極引出端子121及陰極引出端子122，其連接於元件110；以及封裝體130，其封裝該長方體之元件110。陽極引出端子121係從元件110之一端面110a露出且與引線框140連接。陰極引出端子122係從元件110之另一端面110b露出且與引線框140連接。
根據專利文獻1記載之固體電解電容器，可滿足更低背要求，可抑制工時增加。進而，與先前之鉭電容器相比，無需使用銀或鉭等貴金屬，因此可實現低成本化。
[專利文獻1]中華人民共和國專利申請公開第101527203號說明書
然而，於專利文獻1記載之固體電解電容器中，如圖12(a)、(b)所示，連接於陽極箔之陽極引出端子121與連接於陰極箔之陰極引出端子122係以卷芯110c(單點鏈線)為中心而配置於兩側(對稱)，因此，於元件110之厚度方向上，陽極引出端子121的位置(高度)與陰極引出端子122的位置(高度)有較大不同。然而，於固體電解電容器101中，通常在由樹脂密封元件110而形成封裝體130時，必需使從封裝體130露出之引線框140的高度一致。因此，於專利文獻1記載之固體電解電容器中，藉由對引線框140實施彎曲加工而設置階差140a，在引線框140與陰極引出端子122之連接位置，必需調整引線框140之高度，從而存在製造步驟繁瑣的問題。
而且，若在引線框140上設置階差140a，則該階差部分亦必需由樹脂密封，因此必然需要縮短電極箔(例如陽極箔)的寬度。因此，存在電容器之靜電電容受到限制的問題。
針對上述問題，本發明者提出了如圖13所示之固體電解電容器。
圖13(a)係表示本發明者之前提出的固體電解電容器的一例的示意圖，(b)係(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的示意圖。另外，在圖13中，對與圖12所示之構成相當的構成，標註與圖12相同的符號。
在圖13所示之固體電解電容器101'中，與圖12所示之固
體電解電容器101不同的是，陽極引出端子121及陰極引出端子122雙方相對於元件110之卷芯110c而配置於單側(圖中下側)。因此，可減小陽極引出端子121與陰極引出端子122之高度差，而無需在引線框140上設置階差140a(圖12)。其結果，可省略引線框140之彎曲加工，因此可解決製造步驟之繁瑣化。而且，由於可消除引線框140之階差140a(圖12)，因此可擴大電極箔的寬度(面積)。因此，可使電容器之電容值增加。
此外，本發明者發現，若如圖13所示般將陽極引出端子121及陰極引出端子122雙方相對於元件110的卷芯110c而配置於單側，則會產生固體電解電容器101'之電阻值增大的新問題。針對該問題，以下進行說明。
圖14係表示圖13所示之固體電解電容器101'中的陽極箔111與陽極引出端子121之位置關係、及陰極箔112與陰極引出端子122之位置關係的圖。
固體電解電容器101'(圖13)係藉由捲繞陽極箔111、陰極箔112、及隔片(未圖示)而獲得。陽極箔111的長度方向之一端111a及陰極箔112的長度方向之一端112a係元件110'的卷芯110c側之端部。另一方面，陽極箔111的另一端111b及陰極箔112的另一端112b係位於元件110'的外周側之端部。
如圖13所示，在將陽極引出端子121及陰極引出端子122雙方相對於元件110的卷芯110c而配置於單側之情形時，陽極引出端子121配置於陽極箔111的長度方向之大致中
央，而陰極引出端子122配置於陰極箔112的卷芯側端部112a附近。
藉此，陰極引出端子122配置於陰極箔112之卷芯側端部112a附近，遠遠地離開陰極箔112的長度方向之中央。其結果，在圖13所示之固體電解電容器101'中產生電阻值(所謂引出電阻)增大的問題。
本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種可解決製造步驟之繁瑣化、可使靜電電容增加、並且可抑制引出電阻增加的固體電解電容器。
本發明係一種固體電解電容器，上述固體電解電容器包括：長方體元件，其將由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔與陰極箔之間的隔片捲繞而成的捲繞元件扁平化為長方體，而形成固體電解質；陽極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陽極箔連接之第一板狀部、及從上述長方體元件的一端面露出之第一露出部；陰極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陰極箔連接之第二板狀部、及從上述長方體元件的另一端面露出之第二露出部；封裝體，其封裝上述長方體元件；以及引線框，其焊接於上述第一露出部及上述第二露出部之各者，且從上述封裝體露出。
於上述固體電解電容器中，上述陽極引出端子及上述陰極引出端子雙方相對於上述長方體元件的卷芯而配置於單側。
上述固體電解電容器中，於上述長方體元件之厚度方向上，上述第二板狀部比上述第一板狀部遠離上述卷芯，上述第一露出部比上述第一板狀部厚且向上述卷芯側突出，上述第二露出部比上述第二板狀部厚且超過上述第一板狀部而向上述卷芯側突出，上述第二露出部從上述第二板狀部突出之高度比上述第一露出部從上述第一板狀部突出之高度高。
上述第一露出部之上述卷芯側之表面與上述第二露出部之上述卷芯側之表面在上述元件之厚度方向上實質上位於相同高度。
上述引線框係連接於上述第一露出部之上述卷芯側之表面與上述第二露出部之上述卷芯側之表面之各者，於上述封裝體內未對上述引線框實施彎曲加工。
本發明之固體電解電容器中，陽極引出端子及陰極引出端子雙方相對於長方體元件的卷芯而配置於單側，於長方體元件之厚度方向上，第二板狀部比第一板狀部遠離卷芯。因此，於本發明中，無需將陰極引出端子配置於陰極箔的卷芯側端部的附近，而可將陰極引出端子配置於接近陰極箔之長度方向中央的位置(例如大致中央)。藉此可抑制引出電阻之增加。
而且，陽極引出端子及陰極引出端子雙方相對於長方體元件的卷芯而配置於單側，於長方體元件之厚度方向上，第一露出部比第一板狀部厚且向卷芯側突出，第二露出部
比第二板狀部厚且超過第一板狀部而向卷芯側突出，第二露出部從第二板狀部突出之高度比第一露出部從第一板狀部突出之高度高。因此，可減小陽極引出端子與陰極引出端子的階差，而無需對引線框進行彎曲加工，因此可解決製造步驟之繁瑣化。而且，由於可消除引線框的彎曲階差，因此可擴大電極箔的寬度(面積)。因此，可使電容器的電容值增加。
為了更容易地理解本發明之上述目的、特徵及優點，以下使用附圖詳細說明本發明的具體實施形態。為了容易理解本發明，在以下說明中記載了詳細內容，然而本發明亦可以在以下所實施的形態以外進行實施，而並不限定於以下實施形態。進而，附圖並非根據實際尺寸而製成，而僅為概略圖或示意圖，因此本發明並不受附圖之限定。而且，在附圖中，為了強調本發明之特徵部分，有時會省略部分構成而進行表示。
說明本發明之一實施形態之固體電解電容器。
圖1(a)係示意性表示本申請發明之一實施形態之固體電解電容器的概略縱剖視圖，(b)係示意性表示(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的圖，(c)係(b)所示之長方體元件的縱剖視圖。
圖2(a)係表示圖1所示之固體電解電容器中的陽極箔與陽極引出端子之位置關係、以及陰極箔與陰極引出端子之位置關係的圖，(b)係用以說明本發明之陰極箔之長度方向之
中心與陰極引出端子的第二板狀部的距離D、以及陰極箔的長度方向之長度L的圖。
圖3(a)係示意性表示陽極箔的剖視圖，(b)係示意性表示陰極箔的剖視圖。
圖4係示意性表示本申請發明之一實施形態之固體電解電容器的固體電解質形成前的分解構造的概略立體圖。
如圖4所示，固體電解電容器1包括：長方體元件10，其將由陽極箔11、陰極箔12、及配置於陽極箔11與陰極箔12之間的隔片13捲繞而成的捲繞元件扁平化為長方體，形成固體電解質；陽極引出端子21，其連接於陽極箔11；陰極引出端子22，其連接於陰極箔12；以及封裝體30(參照圖1)，其由樹脂模塑對長方體元件10進行封裝。
在圖4中，封卷膠帶14之端部為自由，但實際上，封卷膠帶14之端部貼附於長方體元件10之側面。而且，亦存在不使用封卷膠帶而是由接著劑進行貼附的方法。如圖4所示，陽極箔11及陰極箔12整體為帶狀。在陽極箔11與陰極箔12之間設置有隔片13。作為由陽極箔及陰極箔之各者之表面以及隔片13保持的固體電解質，係使用導電性高分子。作為導電性高分子，例如可列舉聚(3,4-乙烯二氧噻吩)等。
如圖3(a)所示，陽極箔11包含第一閥金屬層15及形成在第一閥金屬層15之表面上的介電氧化皮膜16。作為此處之閥金屬，可列舉鋁、鉭、鈮、鈦等金屬。於本實施形態中使用鋁。介電氧化皮膜16係經過化成處理而形成於經蝕刻
處理之第一閥金屬層15的表面。於本實施形態中，介電氧化皮膜為氧化鋁。
如圖3(b)所示，陰極箔12包含第二閥金屬層17及附著於第二閥金屬層17之表面的碳化物粒子層18。作為此處之閥金屬，可列舉鋁、鉭、鈮、鈦等金屬。於本實施形態中使用鋁。另外，在圖3(a)、(b)中，表示有陽極箔11及陰極箔12之各者之箔內的積層構造，但在圖3以外之圖中未表示各電極箔內的積層構造。而且，如圖2所示，陰極箔12的箔長(陰極箔12之長度方向之長度)比陽極箔11的箔長(陽極箔11之長度方向之長度)長，且如下所述，陰極箔12相對於陽極箔11捲繞在捲繞軸的外側。
如圖1所示，固體電解電容器1包括陽極引出端子21及陰極引出端子22。陽極引出端子21連接於陽極箔11(參照圖4)。陰極引出端子22連接於陰極箔12(參照圖4)。
如圖1所示，陽極引出端子21包含在長方體元件10內與陽極箔11連接之第一板狀部21b、以及從長方體元件10的一端面10a露出之第一露出部21a。陰極引出端子22包含在長方體元件10內與陰極箔12連接之第二板狀部22b、以及從長方體元件10的另一端面10b露出之第二露出部22a。端面10a、10b係長方體元件10的與陽極箔11及陰極箔12的捲繞軸線(卷芯10c)垂直之面。換言之，係與陽極箔11及陰極箔12的寬度方向垂直之面。而且，長方體元件10的與陽極箔11及陰極箔12的捲繞軸線平行之面為長方體元件10的側面。另外，卷芯10c包含位於最內周之隔片13，且藉由對
捲繞元件19(圖6)實施壓製加工，而如圖1(c)所示當從卷芯10c的軸線方向觀察時在端面10b之長度方向上延伸。
陽極引出端子21的第一露出部21a及陰極引出端子22的第二露出部22a包含非閥金屬。陽極引出端子的第一板狀部21b及陰極引出端子的第二板狀部22b包含閥金屬。另外，陽極引出端子21的第一露出部21a及陰極引出端子22的第二露出部22a亦可包含閥金屬。陽極引出端子21及陰極引出端子22雙方相對於長方體元件10的卷芯10c而配置於單側。藉此，可減小長方體元件10外之陽極引出端子21與陰極引出端子22之高度差。
而且，於長方體元件10之厚度方向上，陰極引出端子22的第二板狀部22b比陽極引出端子21的第一板狀部21b遠離卷芯10c。在第二板狀部22b與第一板狀部21b之間例如配置有固體電解質層(一片隔片13)及陰極箔12(一片陰極箔12)。另外，在第二板狀部22b與第一板狀部21b之間可配置固體電解質層(一片隔片13)及陽極箔11(一片陽極箔11)，亦可以僅配置固體電解質層(一片隔片13)。藉此，第二板狀部22b與第一板狀部21b在長方體元件10之厚度方向上隔著間隔而配置，未直接接觸而絕緣。
進而，如圖1(a)、(b)所示，第二板狀部22b與第一板狀部21b的至少一部分在長方體元件10之厚度方向上重合。可為第二板狀部22b與第一板狀部21b的至少一半重合，亦可以為第二板狀部22b與第一板狀部21b的2/3以上重合。另外，於本實施形態中，兩個端子具有相同寬度，然而在
兩個端子的寬度不同之情形時，兩個端子的重合程度係以寬度較短之端子為基準而算出。而且，卷芯10c與第二板狀部22b及第一板狀部21b在長方體元件10之厚度方向上重合。於端面10b(或端面10a)之長度方向上，第一板狀部21b及第二板狀部22b的寬度比卷芯10c的寬度窄。
第一露出部21a比第一板狀部21b厚且向卷芯10c側突出。另外，於本實施形態中，第一露出部21a亦向卷芯10c之相反側突出。而且，第二露出部22a比第二板狀部22b厚且超過第一板狀部21b而向卷芯10c側突出。第二露出部22a從第二板狀部22b突出之高度H2
比第一露出部21a從第一板狀部21b突出之高度H1
高。第一露出部21a比第一板狀部21b厚且向卷芯10c側突出，因此H1
不為0。於本實施形態中，如圖1(a)所示，第一露出部21a的卷芯10c側(圖中上側)之表面21c與第二露出部22a的卷芯10c側(圖中上側)之表面22c實質上位於同一平面上。換而言之，表面21c與表面22c在長方體元件10之厚度方向(圖中上下方向)上實質上位於相同高度。在表面21c、22c之各者上焊接引線框40。由於表面21c與表面22c實質上位於相同高度，因此可在引線框40內未設置階差(參照圖12)之狀態下進行表面21c、22c與引線框40之焊接。於本實施形態中，位於封裝體30內的引線框40為平板狀。亦即，未對位於封裝體30內的引線框40實施彎曲加工。
如圖1(a)所示，於長方體元件10的外部設置有引線框40。引線框40嵌入至封裝體30內。而且，各引線框40上連
接有陽極引出端子21的第一露出部21a或陰極引出端子22的第二露出部22a。在該構成中，當製造固體電解電容器1時，一個引線框40連接有多個長方體元件10(參照圖9、圖11)。
從封裝體30內露出之引線框40沿著封裝體30的表面朝向圖1的下側彎曲。而且，陽極引出端子21及陰極引出端子22比卷芯10c更靠近圖1的下側。亦即，陽極引出端子21及陰極引出端子22相對於卷芯10c而位於單側，引線框40朝向同一側彎曲。
於本實施形態中，第一露出部21a及第二露出部22a為扁平狀。與該部分為圓柱狀之情形相比，當使第一露出部21a及第二露出部22a與長方體元件10外部的引線(例如引線框40)連接時成為面接觸，因此能獲得更大的接觸面積，從而可確保電性連接。於本發明中，只要第一露出部21a及第二露出部22a比第一板狀部21b及第二板狀部22b厚即可，第一露出部21a及第二露出部22a的形狀並不限定於該例，例如亦可以為比第一板狀部21b及第二板狀部22b厚的板狀。第一露出部21a的表面21c及第二露出部22a的表面22c可為平面，亦可為曲面，亦可包含平面及曲面。
如圖1所示，由封裝體30封裝(密封)長方體元件10以及與長方體元件10連接的引線框40，從而確保與外部的絕緣。作為封裝體30，例如可列舉環氧樹脂或液晶聚合物等。而且，當形成封裝體30時使用通常的模塑成型的工藝。在封裝體30內，引線框40具有平板狀且與陽極引出端
子21及陰極引出端子22之各者面接觸。在封裝體30內，未對引線框40實施彎曲加工。具體而言，在長方體元件10的端面10a、10b與和端面10a、10b對向的封裝體30的表面之間，未對引線框40實施彎曲加工，引線框40平行於卷芯10c的軸線(圖1中的單點鏈線)方向而延伸。因此，可縮短長方體元件10的端面10a、10b與和端面10a、10b對向的封裝體30的表面之間的距離。其結果，可擴大陽極箔11的寬度，從而可增加靜電電容。
於本實施形態中，藉由將長方體元件10設定為適當厚度(例如1.8mm)，而在樹脂模塑時不受長方體元件的厚度制約，可實現能夠應對更低背要求的晶片式固體電解電容器。因此，根據本實施形態中之固體電解電容器1，厚度所佔的空間較少，而能夠以更高水平滿足對電子設備的低背化的要求。
而且，於本實施形態中，在未捲繞陽極箔11及陰極箔12之情形時，陽極引出端子21安裝在與陽極箔11之長度方向之中心C1
重疊的位置。而且，陰極引出端子22安裝在與陰極箔12之長度方向之中心C2
重疊的位置。藉此，可抑制引出電阻之增加。其結果，可抑制固體電解電容器1的電阻值的增大。另外，各電極引出端子21、22對各電極箔11、12之安裝例如藉由鉚接方式進行。
藉此，於本發明中，較佳為如圖2(a)所示，各電極引出端子21、22配置於各電極箔11、12之長度方向之中心C1
、C2
附近。關於陰極引出端子22，於本發明中，如圖1所
示，陰極引出端子22的第二板狀部22b配置於長方體元件10之厚度方向上之比陽極引出端子21的第一板狀部21b遠離卷芯10c之位置，因此可如圖2(a)所示，將陰極引出端子22配置於陰極箔12之長度方向之中心C2
附近。
具體而言，如圖2(b)所示，在未捲繞陰極箔12之情形時，陰極箔12之長度方向之中心C2
與陰極引出端子22的第二板狀部22b(箔長度方向上的第二板狀部22b的中心)的距離D、與陰極箔12之長度方向之長度L較佳為滿足0≦D/L≦0.15之關係。另外，D/L=0係指第二板狀部22b以與陰極箔12之長度方向之中心C2
相接或重疊的方式配置。藉由滿足0≦D/L≦0.15之關係而可有效抑制引出電阻之增加。進而，於本發明中，更佳為如圖2(a)所示，陰極引出端子22以與陰極箔12之長度方向之中心C2
重疊的方式配置。而且，進而較佳為陰極引出端子22以陰極引出端子22的寬度方向之中心與陰極箔12之長度方向之中心C2
大致重合的方式配置。可更有效地抑制引出電阻之增加。陽極箔11及陽極引出端子21亦一樣。
接著，參照圖5~圖11說明本實施形態中之固體電解電容器之製造方法。
如圖5所示，準備被裁斷成特定寬度之陽極箔11及陰極箔12。具體而言，陽極箔11與陰極箔12均為帶狀。陽極箔11及陰極箔12為如上所述，因此此處省略說明。
如圖5所示，將各電極引出端子21、22接合於陽極箔11及陰極箔12上。
具體而言，實施將陽極引出端子21接合於陽極箔11上之步驟(第一接合步驟)、及將陰極引出端子22接合於陰極箔12上之步驟(第二接合步驟)。另外，第一接合步驟與第二接合步驟的順序(先後)並無特別限定。
陽極引出端子21在製造過程中包含第一板狀部21b、第一露出部21a、及第一柱狀部21e。
第一板狀部21b位於陽極引出端子21的一端。第一板狀部21b與陽極箔11重合且接合於陽極箔11上。
第一露出部21a與第一板狀部21b連續。如圖5所示，當第一板狀部21b接合於陽極箔11上時，第一露出部21a比陽極箔11之長度方向(圖中左右方向)的一邊(圖中下側的邊)更向陽極箔11的短邊方向(圖中上下方向)的外側(圖中下側)突出，且未與陽極箔11重合。
第一柱狀部21e係從第一露出部21a的與第一板狀部21b連續一側(圖中上側)之相反側(圖中下側)延伸出的部分。因此，當第一板狀部21b與陽極箔11接合時，第一露出部21a及第一柱狀部21e從陽極箔11之長度方向之一邊(圖中下側的邊)突出。
陰極引出端子22在製造過程中包含第二露出部22a、第二板狀部22b、連接部22d、及第二柱狀部22e。
第二露出部22a位於陰極引出端子22的一端。如圖5所示，當第二板狀部22b接合於陰極箔12上時，第二露出部
22a比陰極箔12之長度方向(圖中左右方向)的一邊(圖中上側的邊)更向陰極箔12的短邊方向(圖中上下方向)的外側(圖中上側)突出，且未與陰極箔12重合。
第二板狀部22b與第二露出部22a連續。第二板狀部22b與陰極箔12重合且接合於陰極箔12上。
連接部22d與第二板狀部22b連續。如圖5所示，當第二板狀部22b接合於陰極箔12上時，連接部22d比陽極箔11之長度方向(圖中左右方向)的另一邊(圖中下側的邊)更向陰極箔12的短邊方向(圖中上下方向)的外側(圖中下側)突出，且未與陰極箔12重合。
第二柱狀部22e與連接部22d連續。亦即，連接部22d及第二柱狀部22e係當第二板狀部22b接合於陰極箔12上時，從第二板狀部22b超過陰極箔12之長度方向之另一邊(圖中下側的邊)而向陰極箔12的短邊方向之外側(圖中下側)延伸出的部分。
在步驟S2中，將第二板狀部22b接合於陰極箔12上，並且切除從第二板狀部22b超過陰極箔12之長度方向之另一邊(圖中下側的邊)而向陰極箔12的短邊方向之外側(圖中下側)延伸出的部分(連接部22d及第二柱狀部22e)(第二切除步驟)。於本實施形態中，長方體元件10之厚度方向上的陽極引出端子21與陰極引出端子22的距離較短，且陽極引出端子21的第一露出部21a比第一板狀部21b厚，因此為了防止陽極引出端子21與陰極引出端子22的短路，需小心地卸除陰極引出端子22的連接部22d。因此，如圖1所示，在
長方體元件10中，陰極引出端子22從長方體元件10的端面10b突出，但基本未從長方體元件10的端面10a突出。於本發明中，較佳為陰極引出端子22(第二板狀部22b)不從長方體元件10的端面10a突出。然而，從防止短路之觀點出發，允許突出少許量(例如製造時不可避免之誤差)。另外，各電極引出端子21、22與電極箔11、12的接合藉由鉚接或超聲波焊接等進行。
如圖6所示，藉由捲繞陽極箔11及陰極箔12、以及配置於陽極箔11與陰極箔12之間的隔片13並以特定長度切斷而形成圓柱體，由封卷膠帶14將端部固定於圓柱體的側面。此處，陰極箔12相對於陽極箔11捲繞在捲繞軸的外側，陰極箔12位於圓柱體的最外周。根據該構成，藉由利用電阻較低的陰極箔覆蓋形成在陽極箔11上的介電氧化皮膜16(使陰極箔12接近介電氧化皮膜16)，而可使ESR(Equivalent Series Resistance，等效串聯電阻)下降。而且，陰極箔12比陽極箔11柔軟，因此藉由將陰極箔12配置捲繞在陽極箔11的外側，可緩解模塑樹脂對元件之應力。另外，作為將端部固定於圓柱體的側面之方法，除了使用封卷膠帶14將端部固定於圓柱體的側面之方法以外，例如亦存在不使用封卷膠帶而由接著劑進行貼附之方法。藉此形成捲繞元件19。此時，陽極引出端子21的第一板狀部21b及陰極引出端子22的第二板狀部22b位於捲繞元件19的內部。而且，陽極引出端子21的第一露出部21a及第一
柱狀部21e從捲繞元件19的一端露出。而且，陰極引出端子22的第二露出部22a從捲繞元件19的另一端露出。隔片13例如包含天然纖維(纖維素)或化學纖維。可用作隔片13的天然纖維或化學纖維並無特別限定。作為化學纖維，可使用聚醯胺纖維、丙烯酸系纖維、維尼論纖維、聚醯亞胺纖維、尼龍纖維等合成纖維。
如圖7所示，將捲繞元件19變形為長方體元件10。具體而言，將捲繞元件19固定於特定夾具上(未圖示)，施加負荷使其變形，藉此形成特定尺寸的長方體元件10。接著，將長方體元件10固定於桿上。進而，於本實施形態中，當第一露出部21a為圓柱狀時，對陽極引出端子21的圓柱狀之第一露出部21a加壓而使其成形為扁平狀。
對長方體元件10進行化成處理及熱處理。具體而言，將長方體元件10浸漬於化成液容器中的化成液中，將化成容器設為陰極，將陽極引出端子21設為陽極，對陽極箔11實施化成處理。化成液中所使用的溶質為含有羧酸基的有機酸鹽類、磷酸鹽等無機酸鹽等溶質。於本實施形態中，使用己二酸銨作為化成液。該化成處理係使用以己二酸銨濃度0.5wt%~3wt%為主體的化成液，並且以近似介電氧化皮膜的耐電壓的電壓進行。接著，從化成液中取出長方體元件10並進行熱處理。熱處理係在200℃~300℃之溫度範圍內進行幾分鐘~幾十分鐘左右。重複多次化成及熱處理
的動作。藉由該等處理，於陽極箔11的剖面所露出的閥金屬上、或因端子連接所致的損傷等而產生的金屬露出面上，形成氧化皮膜。藉此可形成耐熱性更優異的介電氧化皮膜。
在上述長方體元件的陽極箔11與陰極箔12之間形成固體電解質層13。於本實施形態中，固體電解質為導電性高分子，且係藉由作為單體之3,4-乙烯二氧噻吩與作為氧化劑之對甲苯磺酸鐵鹽的化學聚合而形成。具體而言，首先，單體溶液例如由乙醇稀釋而成為25wt%濃度。將長方體元件10浸漬於單體溶液中，接著，藉由加熱乾燥而去除作為溶劑之乙醇，僅殘留單體。加熱乾燥之溫度較佳為40℃~60℃，例如可設為50℃。若溫度超過60℃，則接近乙醇的沸點而導致急劇蒸發，單體不會均勻地殘留在長方體元件10內部。而且，若為40℃以下，則蒸發會耗費時間。乾燥時間雖取決於長方體元件10的體積，但在長方體元件10中較佳為10分鐘~20分鐘左右。接著使氧化劑含浸於殘留有單體的長方體元件10中，形成3,4-乙烯二氧噻吩。上述氧化劑之含浸係藉由減壓含浸法而含浸於長方體元件10中。作為氧化劑，使用對甲苯磺酸鐵鹽的55wt%的丁醇溶液，使長方體元件10浸漬且減壓含浸於氧化劑中。接著，使長方體元件10從30℃階段性地升溫至180℃，藉由化學聚合反應而可形成作為導電性高分子的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。另外，關於長方體元件中形成之導電性高分
子，不僅可藉由在長方體元件內進行化學聚合之方法來形成，亦可以預先合成導電性高分子且分散在溶劑中，再將長方體元件浸漬於所得的溶液中並進行乾燥而形成，並且可以單獨或多個使用聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等眾所周知的導電性高分子，以代替聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。另外，於本實施形態中，第一露出部21a在長方體元件10之厚度方向上向卷芯側突出，並且向卷芯側之相反側突出，因此當為了形成固體電解質而含浸長方體元件10時，可抑制單體、氧化劑等漫延至第一露出部21a。
如圖8所示，保留陽極引出端子21的第一露出部21a，切除從第一露出部21a的與第一板狀部21b連續一側之相反側延伸出的部分(第一柱狀部21e)(第一切除步驟)。
接下來，如圖9所示，使長方體元件10的各電極引出端子21、22連接於引線框40。引線框40成為外部引出端子。作為連接方法，例如使用由雷射焊接或電阻焊接等進行之方法、或由銀漿等接著連接之方法。若考慮到製造成本及連接電阻，則較佳為利用雷射焊接或電阻焊接等金屬間結合的連接方法。於先前之積層型固體電解電容器中，通常在陽極箔上形成固體電解質層後，使用塗層銀漿，進而在經塗層之長方體元件與引線框的接合中使用銀漿，從而會成為成本上升的原因之一，但於本發明中，可藉由雷射焊接或電阻焊接等金屬間結合來進行連接，因此無需銀等貴金屬，故可抑制成本。
另外，使用圖10說明具體的連接方法。
如圖10(a)所示，使頂端呈錐形的針(未圖示)貫通於引線框40，從而在引線框40上形成突起部40a。突起部40a沿著針貫通時的針的周緣而形成。突起部40a係以陽極引出端子21與陰極引出端子22連接時朝向陽極引出端子21及陰極引出端子22的方式形成。突起部40a的個數並無特別限定。第二露出部22a的厚度比突起部40a距引線框40表面的高度大。而且，第一露出部21a的厚度比突起部40a距引線框40表面的高度大。藉此可穩定地進行焊接。而且，可提高焊接強度或降低焊接電阻。
接著，如圖10(b)所示，以陽極引出端子21及陰極引出端子22與引線框40的突起部40a接觸之方式，將長方體元件10配置於引線框40上。
接著，如圖10(c)所示，藉由電阻焊接等方法將陽極引出端子21及陰極引出端子22接合於引線框40上。例如，在陽極引出端子21及陰極引出端子22包含鋁、引線框40包含銅之情形時，焊接時陽極引出端子21及陰極引出端子22熔融。於長方體元件10外的陽極引出端子21與陰極引出端子22之厚度差較大之情形時，陽極引出端子21與陰極引出端子22的熔融程度之差變大，從而有難以精度良好地模塑之虞。因此，較佳為長方體元件10外的陽極引出端子21與陰極引出端子22之厚度差儘可能小。
於本實施形態中，第二露出部22a從第二板狀部22b向卷芯10c側突出之高度H2
比第一露出部21a從第一板狀部21b
向卷芯10c側突出之高度H1
高，但第一露出部21a亦向卷芯10c之相反側突出。藉此，第一露出部21a與第二露出部22a之厚度差減小。
如圖11及圖1所示，藉由對連接於該引線框40的長方體元件10進行模塑封裝而形成封裝體30，接著成形引線框40的端子，而完成晶片式固體電解電容器1。
如上所述，本實施形態中之固體電解電容器10的製造方法包含第一接合步驟、第一切除步驟、第二接合步驟及第二切除步驟，可由簡單的方法精度良好地製造固體電解電容器10。而且，由於陰極引出端子22的第二露出部21a比第二板狀部21b厚，因此陰極引出端子22相對於陰極箔12在陰極箔12的短邊方向(寬度方向)上之定位變得容易。進而，由於陰極引出端子22的第二露出部22a比第二板狀部22b厚，因此在固體電解質層13的形成過程中第二露出部22a的表面22c不易產生積液，形成在第二露出部22a的表面22c上之固體電解質的厚度變得更加均勻，因此容易去除第二露出部22a的表面22c的固體電解質。
上述實施形態係本發明之較佳的實施形態，但並不限制本發明。本發明之業者可於本發明之範圍內，使用上述方法及技術內容對本發明進行各種改變，或變更為同等的實施形態。因此，只要不脫離本發明的內容，則對基於本發明之實施形態所對應的所有改變、等價物的置換及修飾亦包含於本發明之範圍內。
作為實施例，製造上述本實施形態所示之固體電解電容器1(2.5V、220μF)(圖1)。該固體電解電容器1的封裝箱的大小為7.3mm×4.3mm×2.8mm。作為引線框40，使用表面經過鍍鎳處理的厚度為100μm的銅框材。另外，在製造時，以第一板狀部21b與陽極箔11之長度方向之中心C1重疊之方式將陽極引出端子21接合於陽極箔11上，以第二板狀部22b與陰極箔12之長度方向之中心C2重疊之方式將陰極引出端子22接合於陰極箔12上。而且，在連接引線框40與陽極引出端子21(鋁製陽極板)及陰極引出端子22(鋁製陰極板)之前，使針貫通於引線框40中與陽極引出端子21及陰極引出端子22的連接位置，藉此在上述連接位置形成突起部40a。作為針，使用頂端呈四角錐形的0.26mm的針。突起物40a的高度約0.3mm。使用變頻式電阻焊機將引線框40與陽極引出端子21及陰極引出端子22連接。
製造圖13所示之固體電解電容器101(2.5V、220μF)來代替實施例中之固體電解電容器1，除此以外，與實施例同樣地進行比較例。該固體電解電容器101的封裝箱的大小與實施例同樣為7.3mm×4.3mm×2.8mm。
對於實施例之固體電解電容器1與比較例之固體電解電容器101的性能進行比較。將其結果示於表1中。另外，Tan δ表示損耗角的正切。LC(Leakage Current)表示漏電流。ESR表示等效串聯電阻。
如表1所示，與比較例之固體電解電容器101相比，於實施例之固體電解電容器1中，可確認ESR有所降低，從而明確體現了本發明之有效性。
本發明係一種固體電解電容器，上述固體電解電容器包括：長方體元件，其將由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔與陰極箔之間的隔片捲繞而成的捲繞元件扁平化為長方體，而形成固體電解質；陽極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陽極箔連接之第一板狀部、以及從上述長方體元件的一端面露出之第一露出部；陰極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陰極箔連接之第二板狀部、以及從上述長方體元件的另一端面露出之第二露出部；封裝體，其封裝上述長方體元件；以及引線框，其焊接於上述第一露出部及上述第二露出部之各者，且從上述封裝體露出。
上述固體電解電容器中，上述陽極引出端子及上述陰極引出端子雙方相對於上述長方體元件的卷芯而配置於單側。
上述固體電解電容器中，於上述長方體元件之厚度方向上，上述第二板狀部比上述第一板狀部遠離上述卷芯，上述第一露出部比上述第一板狀部厚且向上述卷芯側突出，
上述第二露出部比上述第二板狀部厚且超過上述第一板狀部而向上述卷芯側突出，上述第二露出部從上述第二板狀部突出之高度比上述第一露出部從上述第一板狀部突出之高度高。
1‧‧‧固體電解電容器
10‧‧‧長方體元件
10a、10b‧‧‧端面
10c‧‧‧卷芯
11‧‧‧陽極箔
12‧‧‧陰極箔
13‧‧‧隔片(固體電解質層)
14‧‧‧封卷膠帶
15‧‧‧第一閥金屬層
16‧‧‧介電氧化皮膜
17‧‧‧第二閥金屬層
18‧‧‧碳化物粒子層
19‧‧‧捲繞元件
21‧‧‧陽極引出端子
21a‧‧‧第一露出部
21b‧‧‧第一板狀部
21c‧‧‧表面
22‧‧‧陰極引出端子
22a‧‧‧第二露出部
22b‧‧‧第二板狀部
22c‧‧‧表面
22d‧‧‧連接部
22e‧‧‧第二柱狀部
30‧‧‧封裝體
40‧‧‧引線框
40a‧‧‧突起部
101‧‧‧固體電解電容器
101'‧‧‧固體電解電容器
110‧‧‧元件
110'‧‧‧元件
110c‧‧‧卷芯
111‧‧‧陽極箔
111a‧‧‧一端
111b‧‧‧另一端
112‧‧‧陰極箔
112a‧‧‧一端
112b‧‧‧另一端
121‧‧‧陽極引出端子
122‧‧‧陰極引出端子
130‧‧‧封裝體
140‧‧‧引線框
140a‧‧‧階差
C1
‧‧‧中心
C2
‧‧‧中心
D‧‧‧距離
H1
‧‧‧高度
H2
‧‧‧高度
L‧‧‧長度
圖1(a)係示意性表示本申請發明之一實施形態之固體電解電容器的概略縱剖視圖，(b)係示意性表示(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的圖，(c)係(b)所示之長方體元件的縱剖視圖。
圖2(a)係表示圖1所示之固體電解電容器中的陽極箔與陽極引出端子之位置關係、以及陰極箔與陰極引出端子之位置關係的圖，(b)係用以說明本發明之陰極箔之長度方向之中心與陰極引出端子的第二板狀部的距離D、以及陰極箔之長度方向之長度L的圖。
圖3(a)係示意性表示陽極箔的剖視圖，(b)係示意性表示陰極箔的剖視圖。
圖4係示意性表示本申請發明之一實施形態之固體電解電容器的固體電解質形成前的分解構造的概略立體圖。
圖5係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖6係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖7係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖8係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖9係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖10(a)~(c)係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖11係示意性表示本發明之一實施形態之固體電解電容器的製造步驟的圖。
圖12(a)係先前之固體電解電容器的示意圖，(b)係(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的示意圖。
圖13(a)係表示本發明者之前所提出之固體電解電容器的一例的示意圖，(b)係(a)所示之固體電解電容器中所包含之長方體元件的示意圖。
圖14係表示圖13所示之固體電解電容器中的陽極箔與陽極引出端子之位置關係、以及陰極箔與陰極引出端子之位置關係的圖。
1‧‧‧固體電解電容器
10‧‧‧長方體元件
10a、10b‧‧‧端面
10c‧‧‧卷芯
21‧‧‧陽極引出端子
21a‧‧‧第一露出部
21b‧‧‧第一板狀部
21c‧‧‧表面
22‧‧‧陰極引出端子
22a‧‧‧第二露出部
22b‧‧‧第二板狀部
22c‧‧‧表面
30‧‧‧封裝體
40‧‧‧引線框
H1
‧‧‧高度
H2
‧‧‧高度
Claims (8)
- 一種固體電解電容器，上述固體電解電容器包括：長方體元件，其將由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔與陰極箔之間的隔片捲繞而成的捲繞元件扁平化為長方體，而形成固體電解質；陽極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陽極箔連接之第一板狀部、以及從上述長方體元件的一端面露出之第一露出部；陰極引出端子，其包含在上述長方體元件內與上述陰極箔連接之第二板狀部、以及從上述長方體元件的另一端面露出之第二露出部；封裝體，其封裝上述長方體元件；以及引線框，其焊接於上述第一露出部及上述第二露出部之各者，且從上述封裝體露出；且上述陽極引出端子及上述陰極引出端子雙方相對於上述長方體元件的卷芯而配置於單側；於上述長方體元件之厚度方向上，上述第二板狀部比上述第一板狀部遠離上述卷芯，上述第一露出部比上述第一板狀部厚且向上述卷芯側突出，上述第二露出部比上述第二板狀部厚且超過上述第一板狀部而向上述卷芯側突出，上述第二露出部從上述第二板狀部突出之高度比上述第一露出部從上述第一板狀部突出之高度高；上述第一露出部之上述卷芯側之表面與上述第二露出部之上述卷芯側之表面在上述元件之厚度方向上實質上 位於相同高度；上述引線框係連接於上述第一露出部之上述卷芯側之表面與上述第二露出部之上述卷芯側之表面之各者，於上述封裝體內未對上述引線框實施彎曲加工。
- 如請求項1之固體電解電容器，其中於上述引線框與上述第二露出部之焊接位置上，形成向上述第二露出部側突出之突起物；上述第二露出部的厚度比上述突起物距上述引線框表面的高度大。
- 如請求項1之固體電解電容器，其中在未捲繞上述陰極箔之情形時，上述陰極箔之長度方向之中心與上述陰極引出端子的上述第二板狀部的距離D、與上述陰極箔之長度方向之長度L滿足0≦D/L≦0.15之關係；其中，D/L=0係指以上述第二板狀部與上述陰極箔之長度方向之中心相接或重疊的方式配置。
- 如請求項2之固體電解電容器，其中在未捲繞上述陰極箔之情形時，上述陰極箔之長度方向之中心與上述陰極引出端子的上述第二板狀部的距離D、與上述陰極箔之長度方向之長度L滿足0≦D/L≦0.15之關係；其中，D/L=0係指以上述第二板狀部與上述陰極箔之長度方向之中心相接或重疊的方式配置。
- 如請求項3之固體電解電容器，其中 上述第二板狀部係以與上述陰極箔之長度方向之中心相接或重疊的方式配置。
- 如請求項4之固體電解電容器，其中上述第二板狀部係以與上述陰極箔之長度方向之中心相接或重疊的方式配置。
- 如請求項1至6中任一項之固體電解電容器，其中上述第一露出部在上述長方體元件之厚度方向上亦向上述卷芯之相反側突出。
- 一種製造請求項1至7中任一項之固體電解電容器之方法，上述方法包括：第一接合步驟，其係在使與位於上述陽極引出端子的一端之上述第一板狀部連續的上述第一露出部比上述陽極箔之長度方向之一邊更向上述陽極箔的短邊方向之外側突出之狀態下，將上述陽極引出端子的上述第一板狀部接合於上述陽極箔上；第一切除步驟，其係在上述第一接合步驟後，保留上述第一露出部，切除從上述第一露出部之與上述第一板狀部連續一側之相反側延伸出的部分；第二接合步驟，其係在使位於上述陰極引出端子的一端之上述第二露出部比上述陰極箔之長度方向之一邊更向上述陰極箔的短邊方向之外側突出之狀態下，將上述陰極引出端子的上述第二板狀部與上述陰極箔結合；以及第二切除步驟，其係在上述第二接合步驟後，切除從上述第二板狀部超過上述陰極箔之長度方向之另一邊而向上述陰極箔的短邊方向之外側延伸出的部分。
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