TWI582809B - Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method - Google Patents

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Masayoshi Tsuchiya
Hidetoshi Ishizuka
cheng rong Tang
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Description

固態電解電容及其製造方法
本發明係關於一種固態電解電容。
近年來，隨著電子機器之高性能化、小型化，關注零件安裝密度之模塑晶片式(Molded Chip)零件成為主流。鋁電解電容亦不例外，表面安裝(Surfaced Mounting Technology(表面黏著技術)，SMT)之鋁電解電容亦廣泛得到應用。
表面安裝技術係新一代電子組裝技術，將傳統型之電子零件壓縮成以前體積之數十分之一，實現電子零件安裝之高密度、高可靠性、小型化、低成本及生產之自動化。然而，於鋁電解電容之情形時，普通之表面安裝品為縱型(通稱為V晶片)，但要求低背之電子機器中存在極限。
作為可克服該缺點之技術，提出有將聚苯胺用於固態電解質層中之捲繞型模塑晶片。然而，存在以下問題，即，為了將圓柱形之捲繞元件成型，而導致捲繞元件直徑產生制約，且於封裝後，依然佔有相對較大之厚度空間，難以進一步滿足低背要求。又，作為第二個問題，雖存在有可將元件較薄地形成之積層結構之模塑晶片型固態電解電容，但當形成作為固態電解質層之聚吡咯時，於第一層上形成化學聚合膜且使第二層電解聚合之方法於電解聚合時需要較長時間，進而，該電解聚合必需進行單層處理且相應於積層片數進行焊接，故存在花費工時之類的問題。
鑒於上述問題，提出有如下固態電解電容，該固態電解電容包括：長方體元件，其係由陽極箔、陰極箔及介於陽極箔與陰極箔之間之隔膜(Separator)進行捲繞，進而使之長方體狀地扁平化，藉由化學聚合形成固態電解質；電極引出端子，其係連接於元件；及封裝體，其將該長方體元件封裝(例如參照專利文獻1)。
圖17係示意性表示先前之固態電解電容之縱剖面圖。
固態電解電容101包括：長方體元件110，其係由陽極箔、陰極箔及介於陽極箔與陰極箔之間之隔膜進行捲繞，進而使之長方體狀地扁平化，形成固態電解質；陽極引出端子121及陰極引出端子122，其等係連接於與元件110；及封裝體130，其將該長方體元件110封裝。陽極引出端子121係自元件110之一端面110a露出，且與引線架(lead frame)140連接。陰極引出端子122係自元件110之另一端面110b露出，且與引線架140連接。
根據專利文獻1揭示之固態電解電容，可進一步滿足低背要求，且可抑制工時之增加。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[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，專利文獻1中揭示之固態電解電容係如圖17所示，以卷芯110c(一點鏈線)為中心，將連接於陽極箔之陽極引出端子121、及連接於陰極箔之陰極引出端子122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之位置(高度)、與陰極引出端子122之位置(高度)極大地不同。然而，固態電解電容101係通常於藉由樹脂密封元件110，形成封裝體130時，必需使自封裝體130露出之引線 架140之高度一致。因此，專利文獻1中揭示之固態電解電容必需藉由對引線架140實施彎曲加工，設置階差140a，而於引線架140與陰極引出端子122之連接位置，調整引線架140之高度，因此，存在製造步驟繁雜化之問題。
又，若引線架140中設置階差140a，則該階差部分亦必需藉由樹脂密封，因此，最終必需使電極箔(例如陽極箔)之寬度縮短。因此，存在導致電容之靜電電容受到限制之類之問題。
本發明係鑒於上述課題而完成之發明，其目的在於提供一種可消除製造步驟之繁雜化且可使靜電電容增加之固態電解電容。
本發明係一種固態電解電容，其包括：長方體元件，其係使由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔與陰極箔之間之隔膜捲繞而成之捲繞元件長方體狀地扁平化，形成固態電解質；陽極引出端子，其係與上述陽極箔連接；陰極引出端子，其係與上述陰極箔連接；以及封裝體，其係將上述長方體元件封裝；上述陽極引出端子及上述陰極引出端子係兩者相對上述長方體元件之卷芯配置於單側，且上述陽極引出端子或上述陰極引出端子係配置於上述長方體元件之最外殼處。
先前之方法係以卷芯為中心，將陽極引出端子及陰極引出端子配置於兩側，且必需對引線架進行彎曲加工，電極箔之寬度受到限制。
然而，本發明可藉由將陽極引出端子及陰極引出端子配置於卷芯之單側，而使陽極引出端子與陰極引出端子之階差(高低差)減小，無需引線架之彎曲加工，因此，可消除製造步驟之繁雜化。
又，由於可消除引線架之彎曲階差，因此，可使電極箔之寬度(面積)變大。因此，可使電容之靜電電容值增加。
進而，本發明係將陽極引出端子或陰極引出端子配置於長方體元件之最外殼處，因此，可將該配置於最外殼處之端子與引線架連接，從而可縮短引線架之引出路徑。其結果，根據本發明之固態電解電容，與同尺寸之先前之固態電解電容(參照專利文獻1)相比，可實現低電阻化(例如ESR(等效串聯電阻，Equivalent Series Resistance)及ESL(等效串聯電感，Equivalent Series Inductance)減小)。
1、101、1001‧‧‧固態電解電容
10、110‧‧‧長方體元件
10a、10b、110a、110b‧‧‧端面
10c、110c、1010c‧‧‧卷芯
11‧‧‧陽極箔
12‧‧‧陰極箔
13‧‧‧隔膜(固態電解質層)
14‧‧‧防卷膠帶
16‧‧‧捲繞元件
17‧‧‧長方體狀元件
21、121、1021‧‧‧陽極引出端子
21a、22a‧‧‧露出部
21b、22b‧‧‧連接部
22、122、1022‧‧‧陰極引出端子
30、130‧‧‧封裝體
40、40a、40b、140‧‧‧引線架
41‧‧‧突起部
50‧‧‧陰極引出端子接合部
140a‧‧‧階差
1010‧‧‧元件
圖1係示意性表示本案發明之第一實施形態之固態電解電容之概略縱剖面圖。
圖2係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之固態電解質形成前之分解結構之概略立體圖。
圖3(a)係表示第一實施形態之長方體元件10之示意圖，(b)係表示先前之元件110之示意圖，(c)係表示作為比較例之元件1010之示意圖，(d)係示意性表示作為包括(c)所示元件1010之比較例之固態電解電容1001之概略縱剖面圖。
圖4(a)係示意性表示第一實施形態之模壓成型前之元件之橫剖面圖，(b)係示意性表示第一實施形態之模壓成型後之元件之橫剖面圖。
圖5係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖6係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖7係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖8係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖9係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖10(a)~(d)係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖11係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖12係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖13係示意性表示第二實施形態之固態電解電容之概略縱剖面圖。
圖14係第二實施形態之模壓成型後之元件之示意圖。
圖15係第二實施形態之模壓成型後之元件之示意圖。
圖16係示意性表示第二實施形態之固態電解電容之製造步驟之圖。
圖17係示意性表示先前之固態電解電容之縱剖面圖。
為了使本發明之上述目的、特徵及優點更容易理解，以下，藉由圖式而對本發明之具體性實施形態(第一實施形態及第二實施形態)詳細地進行說明。為易於理解本發明，以下之說明中將揭示詳細內容，但本發明亦可於以下實施之形態以外實施，而不限於以下實施形態。進而，圖式並非根據實際尺寸製作，僅為概略圖或示意圖，因此，本發明不受圖式限定。又，於圖式中，為強調本發明之特徵部分，而存在省略表示一部分構成之情形。
[第一實施形態]
圖1係示意性表示本案發明之第一實施形態之固態電解電容之概略縱剖面圖。圖2係示意性表示第一實施形態之固態電解電容之固態 電解質形成前之分解結構之概略立體圖。
如圖2所示，固態電解電容1包括：長方體元件10，其係將由陽極箔11、陰極箔12、及配置於陽極箔11與陰極箔12之間之隔膜13捲繞而成之捲繞元件長方體狀地扁平化，形成固態電解質；陽極引出端子21，其係連接於陽極箔11；陰極引出端子22，其係連接於陰極箔12；及封裝體30，其係藉由樹脂模具(resin mold)來封裝長方體元件10(參照圖1)。
於圖2中，防卷膠帶14之端部成為自由，但實際上，防卷膠帶14之端部係黏貼於長方體元件10之側面。又，亦存在不使用防卷膠帶而藉由接著劑進行黏貼之方法。如圖2所示，陽極箔11及陰極箔12係整體為帶狀。於陽極箔11與陰極箔12之間設置有隔膜13。作為由陽極箔11及陰極箔12各自之表面以及隔膜13保持之固態電解質，可使用導電性高分子。作為導電性高分子，例如可列舉聚-3,4-乙烯二氧噻吩等。
陽極箔11係包括第一閥金屬層(未圖示)、及形成於第一閥金屬層表面之介電質氧化皮膜(未圖示)。作為此處之閥金屬，可列舉鋁、鉭、鈮、鈦等金屬。本實施形態係使用鋁。上述介電質氧化皮膜係經由化成處理(陽極氧化處理)而形成於經蝕刻處理之第一閥金屬層之表面。於本實施形態中，介電質氧化皮膜為氧化鋁。
陰極箔12係包括第二閥金屬層(未圖示)及附著於第二閥金屬層表面之碳化物粒子層(未圖示)。作為此處之閥金屬，可列舉鋁、鉭、鈮、鈦等金屬。本實施形態中使用鋁。
於本發明中，陰極箔並非必需包括碳化物粒子層，且作為陰極箔，例如可採用僅由第二閥金屬層構成之陰極箔、於第二閥金屬層表面上包括蒸鍍金屬層或蒸鍍金屬化合物層等之陰極箔等公知之陰極箔。
再者，如圖5所示，陰極箔12之箔長(陰極箔12之長度方向上之長 度)長於陽極箔11之箔長(陽極箔11之長度方向上之長度)，且如下述，陰極箔12係相對於陽極箔11在捲繞軸上捲繞於外側。
如圖1所示，固態電解電容1係包括陽極引出端子21及陰極引出端子22。陽極引出端子21係連接至陽極箔(參照圖2)。陰極引出端子22係連接至陰極箔(參照圖2)。
如圖1所示，陽極引出端子21及陰極引出端子22兩者係相對長方體元件10之卷芯10c配置於單側。
如圖1所示，陰極引出端子22係配置於長方體元件10之最外殼處。即，陰極引出端子22係於長方體元件10之側面(長方體元件10之底面，圖1中下方之面)露出。再者，此處所謂之最外殼係指於長方體元件10之上述單側(與陽極引出端子21及陰極引出端子22相同一側)相較該引出端子於外周側無陽極箔及陰極箔之位置。於固態電解電容1中，陽極引出端子21、陰極引出端子22、及下述引線架40(40a、40b)係配置於上述單側。
陰極引出端子22係至少於長方體元件10之長度方向(圖中左右方向)之端面10a、10b間露出。陰極引出端子22於相對長方體元件10之卷芯10c之單側(配置有陽極引出端子21及陰極引出端子22之一側，即圖中下側)之側面露出。而且，將該露出之陰極引出端子22與引線架40b連接。陰極引出端子22與引線架40b之連接部分至少位於長方體元件10之長度方向之端面10a、10b間。
如圖1所示，陽極引出端子21係自長方體元件10之一端面10a露出。陰極引出端子22係自長方體元件10之另一端面10b露出。端面10a、10b係與長方體元件10中之陽極箔11及陰極箔12之捲繞之軸線垂直之面。換言之，端面10a、10b係與陽極箔11和陰極箔12之寬度方向垂直之面。又，與長方體元件10中之陽極箔11和陰極箔12之捲繞之軸線平行之面係長方體元件10之側面。
陽極引出端子21之露出部21a(參照圖5)及陰極引出端子22之露出部22a(參照圖5)包含非閥金屬。於本發明中，陽極引出端子21之露出部21a及陰極引出端子22之露出部22a亦可包含閥金屬。陽極引出端子21之連接部21b(參照圖5)包含閥金屬。陰極引出端子22之連接部22b(參照圖5)包含銅母材，且對銅母材之表面實施鎳或銀之鍍敷。可藉由使用如此材質之陰極引出端子22，而使將陰極引出端子22與引線架40連接時之連接電阻降低。如上所述，陰極引出端子較佳為包含銅母材，但於本發明中，陰極引出端子之材質並無特別限定。
又，陽極引出端子21之於長方體元件10外之厚度、即陽極引出端子21自端面露出部分之厚度大於陰極引出端子22(配置於長方體元件10之最外殼處之端子)之厚度。藉此，能夠以更高之精度使陽極引出端子21和引線架40a之焊接面(圖中為下側之表面)之高度、與陰極引出端子22和引線架40b之焊接面(圖中為下側之表面)之高度一致。
如圖1所示，於長方體元件10之外部設置著引線架40(40a及40b)。引線架40係嵌入至封裝體30中。又，於引線架40a連接有陽極引出端子21，且於引線架40b連接有陰極引出端子22。該構成係於製造固態電解電容1時，於一個引線架40連接複數個長方體元件10(參照圖9、圖12)。
陽極引出端子21與引線架40a係藉由金屬間結合而連接。於陽極引出端子21與引線架40a之連接中未使用導電性接著劑。作為金屬間結合之連接方法，可列舉焊接(雷射焊接或電阻焊接等)。
又，引線架40a係與陽極引出端子21露出於長方體元件10外之部分(自長方體元件10之端面10a露出之部分)連接。又，引線架40a係與陽極引出端子21露出於長方體元件10外之部分(陽極引出端子21中自長方體元件10之端面露出之部分)中靠近長方體元件10之最外殼之一側之面連接。
陰極引出端子22與引線架40b係藉由導電性接著劑而連接。作為導電性接著劑，例如可使用以絕緣性之熱固性樹脂(例如環氧樹脂)為主要成分且於該樹脂中分散有導電性物質(例如銀、銅、石墨)等先前公知者。於本實施形態中，使用銀漿作為導電性接著劑。
又，引線架40b係與陰極引出端子22中構成長方體元件10之側面(長方體元件10之底面，圖1之下方之面)之部分連接。陰極引出端子22係於長方體元件10之長度方向(圖1之左右方向)之端面10a、10b間，與引線架40b連接。
於本實施形態中，陽極引出端子21自長方體元件10露出之部分為扁平狀。與該部分為圓柱狀之情形相比，當使陽極引出端子21與長方體元件10外部之引線(例如引線架40)連接時可成為面接觸，因此，可獲得更大之接觸面積，從而確保電性連接。於本發明中，陽極引出端子21露出部分之形狀並不限於該例，例如亦可為較陽極引出端子21與陽極箔11連接之部分及陰極引出端子22與陰極箔12連接之部分厚之板狀。陽極引出端子21自長方體元件10露出之部分之表面可為平面，亦可為曲面，亦可包括平面及曲面。
如圖1所示，藉由封裝體30，而將長方體元件10、及與長方體元件10連接之引線架40封裝(密封)，從而確保與外部之絕緣。作為封裝體30，例如可列舉環氧樹脂或液晶聚合物等。又，於形成封裝體30時，使用普通之模壓成型製程。於封裝體30內，引線架40具有平板狀，且與陽極引出端子21及陰極引出端子22分別面接觸。對引線架40不實施彎曲加工，故引線架40形成為平板狀，且不與端面10a、10b對向。因此，可縮短長方體元件10之端面10a、10b與對向於端面10a、10b之封裝體30之表面之間之距離。其結果，可使陽極箔11之寬度變大，從而可增加靜電電容。
於本實施形態中，可藉由將長方體元件10設定為適當厚度(例如 1.8 mm)，而於進行樹脂模壓時，不產生元件直徑導致之制約，可實現更能應對低背要求之晶片式固態電解電容。因此，根據本實施形態之固態電解電容1，所佔之厚度空間較少，從而能夠以更高等級滿足對電子機器低背化之要求。
其次，利用圖3，對第一實施形態之固態電解電容1所具備之長方體元件10、與先前之固態電解電容101所具備之元件110及作為比較例之固態電解電容1001所具備之元件1010進行對比。圖3(a)係表示第一實施形態之長方體元件10之示意圖，圖3(b)係表示先前之元件110之示意圖，圖3(c)係表示作為比較例之元件1010之示意圖，圖3(d)係示意性表示作為包括圖3(c)所示之元件1010之比較例之固態電解電容1001之概略縱剖面圖。
如圖3(a)所示，於長方體元件10中，陽極引出端子21及陰極引出端子22係相對卷芯10c配置於單側。卷芯10c係包括位於最內周之隔膜13(參照圖4)。
另一方面，於圖3(b)所示之先前之元件110中，卷芯110c位於陽極引出端子121與陰極引出端子122之間。如圖3(a)、(b)所示，長方體元件10內之陽極引出端子21與陰極引出端子22之距離小於長方體元件110中陽極引出端子121與陰極引出端子122之距離。因此，於本實施形態之長方體元件10中，可減小長方體元件10之厚度方向上之陽極引出端子21與陰極引出端子22之高度差。
與本實施形態之長方體元件10同樣地，亦於圖3(c)所示之作為比較例之元件1010中，陽極引出端子1021及陰極引出端子1022相對卷芯1010c配置於單側。如圖3(b)、(c)所示，元件1010內之陽極引出端子1021與陰極引出端子1022之距離小於元件110中之陽極引出端子121與陰極引出端子122之距離。因此，於作為比較例之元件1010中，與本實施形態之長方體元件10同樣地，亦可減小元件1010之厚度方向上之 陽極引出端子1021與陰極引出端子1022之高度差。
與此相對，於本實施形態之長方體元件10與作為比較例之元件1010之間存在如下不同之處。如圖3(a)所示，於長方體元件10中，陰極引出端子22配置於長方體元件10之最外殼處。即，陰極引出端子22於長方體元件10之側面(長方體元件10之底面，圖3(a)中下方之面)露出。另一方面，於圖3(c)所示之元件1010中，陰極引出端子1022未配置於元件1010之最外殼處。即，陰極引出端子1022未於元件1010之側面中(元件1010之底面，圖3(c)中下方之面)露出。由於上述情形，如圖1、圖3(d)所示，本實施形態之固態電解電容1中之引線架之引出路徑短於固態電解電容1001中引線架之引出路徑。其結果，根據本實施形態之固態電解電容1，與相同尺寸之固態電解電容1001相比，可使電極箔之寬度及靜電電容值進一步增加。
再者，如圖3(a)所示，藉由對長方體元件10施加模壓加工，而自卷芯10c之軸線方向觀察時，卷芯10c沿著端面10b之長度方向延伸。自長方體元件10之厚度方向(圖3之上下方向)觀察，陽極引出端子21及陰極引出端子22與卷芯10c重疊。自卷芯10c之軸線方向觀察，卷芯10c沿著端面10b(或端面10a)之長度方向之長度大於陽極引出端子21及陰極引出端子22之寬度。自長方體元件10之厚度方向觀察，陽極引出端子21及陰極引出端子22中位於長方體元件10內之部分整體與卷芯10c重疊。換言之，於端面10b(或端面10a)之長度方向上，陽極引出端子21及陰極引出端子22之寬度小於卷芯10c之寬度。藉此，於模壓時，可減輕施加於陽極引出端子21所連接之陽極箔11、及陰極引出端子22所連接之陰極箔12之力。又，於長方體元件10內，自長方體元件10之厚度方向觀察，陽極引出端子21與陰極引出端子22重疊。於本發明中，陽極引出端子21與陰極引出端子22之至少一部分重合即可，且重合之程度並無特別限定，例如，較佳為於長方體元件10內，陽極引出端子21與 陰極引出端子22至少一半重合，更佳為重合2/3以上。再者，於本實施形態中，兩端子具有相同之寬度，但於兩端子之寬度不同情形時，以寬度最短之端子為基準，算出兩端子之重合程度。
圖4(a)係示意性表示第一實施形態之模壓成型前之元件之橫剖面圖，(b)係示意性表示第一實施形態之模壓成型後之元件之橫剖面圖。於圖4中，對與圖1~圖3相同之構成標註與圖1~圖3中之符號相同之符號。
如圖4(a)所示，捲繞元件16(模壓成型前之元件)包括相對較寬且較大之卷芯10c。圖4(a)所示之捲繞元件16係藉由模壓加工而成為圖4(b)所示之長方體狀元件17。陽極箔11係厚於陰極箔12。於本實施形態中，如圖4(b)所示，在元件17之卷芯10c之單側，陽極引出端子21連接於陽極箔11之外側面，陰極引出端子22連接於陰極箔12之外側面。再者，於本發明中，較佳為，至少陰極引出端子22連接於陰極箔12之外側面。其原因在於，可使陰極引出端子22容易於長方體元件10之側面露出，從而縮短引出距離。
又，如圖4(b)所示，於陽極引出端子21與陰極引出端子22之間，配置僅1片陰極箔12、及隔膜13。即，配置於陽極引出端子21與陰極引出端子22之間之電極箔為1片。因此，可縮短長方體元件10之厚度方向上陽極引出端子21與陰極引出端子22之距離。再者，於本發明中，配置於陽極引出端子21與陰極引出端子22之間之電極箔並不限於該例。
又，如圖4(b)所示，於元件17之厚度方向(圖中上下方向)上，在陰極引出端子22之外側僅配置1片隔膜13，而未配置陽極箔11及陰極箔12。藉由拆卸配置於陰極引出端子22之外側之隔膜13，而使陰極引出端子22露出。拆卸隔膜13前之元件為元件17(參照圖4(b))，拆卸隔膜13後之元件為長方體元件10(參照圖3(a))。再者，於本發明中，亦 可於陰極引出端子之外側配置多片隔膜。於該情形時，可藉由拆卸多片隔膜而使陰極引出端子22露出。
其次，參照圖5~圖12，對本實施形態之固態電解電容之製造方法進行說明。
<步驟S1>
如圖5所示，準備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及陰極箔12均為帶狀。陽極箔11及陰極箔12係與上述內容相同，因此，省略此處之說明。
<步驟S2>
如圖5所示，將電極引出端子21、22接合於陽極箔11及陰極箔12。具體而言，將陽極引出端子21接合於陽極箔11，將陰極引出端子22接合於陰極箔12。陽極引出端子21包括圓柱形之露出部21a及平板狀之連接部21b。陰極引出端子22包括圓柱形之露出部22a及平板狀之連接部22b。陽極引出端子21之連接部21b係與陽極箔11接合。陰極引出端子22之連接部22b係與陰極箔12接合。各電極引出端子21、22與電極箔11、12之接合係藉由歛縫或超音波焊接等而進行。
又，於步驟S2中，使陰極引出端子22接合於陰極箔12，並且將陰極引出端子22中自陰極箔12露出之長方體元件1之端面10a側之部分切除。於本實施形態中，由於元件17之厚度方向上之陽極引出端子21與陰極引出端子22之距離較短，且陽極引出端子21之露出部21a厚於連接部21b，因此，為防止陽極引出端子21與陰極引出端子22短路，而謹慎地拆卸陰極引出端子22之露出部22a。因此，如圖1所示，於長方體元件10中，陰極引出端子22未自長方體元件10之端面10a突出。但，自防止短路觀點而言，若為若干量(例如製造時之不可避免誤差)之突出，則可容許。
<步驟S3>
如圖6所示，藉由將陽極箔11及陰極箔12、以及配置於陽極箔11與陰極箔12之間之隔膜13捲繞後，以特定長度切斷，而形成圓柱體，且藉由防卷膠帶14而將端部固定於圓柱體之側面。此處，陰極箔12相對陽極箔11捲繞於捲繞軸之外側，且陰極箔12位於圓柱體之最外周處。根據該構成，可藉由利用電阻較低之陰極箔12覆蓋形成於陽極箔11上之介電質氧化皮膜(使陰極箔12靠近介電質氧化皮膜)，而使ESR降低。又，由於陰極箔12比陽極箔11柔軟，因此，可藉由將陰極箔12配置於陽極箔11之外側進行捲繞，而緩解模製樹脂對元件之應力。再者，相對於藉由防卷膠帶14而將端部固定於圓柱體之側面，亦存在利用接著劑進行黏貼而不使用防卷膠帶之方法。藉此，形成捲繞元件16。此時，陽極引出端子21之連接部21b及陰極引出端子22之連接部22b位於捲繞元件16之內部。又，陽極引出端子21之露出部21a係自捲繞元件16之一端露出。隔膜13例如包含天然纖維(纖維素)或化學纖維。可用作隔膜13之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、丙烯酸纖維、維尼綸纖維、聚醯亞胺纖維、尼龍纖維等合成纖維。
<步驟S4>
如圖7所示，將捲繞元件16變形為長方體狀之元件17(參照圖4(a)、(b))。具體而言，藉由將捲繞元件16固定於特定夾具(未圖示)上，施加負載使捲繞元件16變形，而形成特定尺寸之長方體狀之元件17。其次，將元件17固定於桿上。
進而，本實施形態係於陽極引出端子21自元件17露出之部分為圓柱狀之情形時，將捲繞元件16變形為元件17後，將圓柱狀之露出部21a進行模壓，成形為扁平狀(或平板狀)。
<步驟S5>
對元件17進行化成處理及熱處理。具體而言，將元件17浸漬於 化成液容器中之化成液中，將化成容器作為陰極，將陽極引出端子21作為陽極，對陽極箔11實施化成處理。化成液中使用之溶質係具有羧酸基之有機酸鹽類、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濃度為0.5 wt%~3 wt%之己二酸銨為主體之化成液，以近似介電質氧化皮膜之耐電壓之電壓進行。其次，自化成液中取出元件17，進行熱處理。熱處理係於200℃~300℃之溫度範圍內進行數分鐘~數十分鐘左右。重複進行數次化成及熱處理動作。藉由上述處理，而於陽極箔11之剖面上露出之閥金屬、或因端子連接造成之劃痕等而引起之金屬露出面上形成氧化皮膜。藉此，可形成耐熱性更優異之介電質氧化皮膜。
<步驟S6>
於上述元件之陽極箔11與陰極箔12之間，形成固態電解質層(由陽極箔11及陰極箔12各自之表面以及隔膜13保持之固態電解質之層)。於本實施形態中，固態電解質為導電性高分子，且由作為單體之3,4-乙烯二氧噻吩與作為氧化劑之對甲苯磺酸鹽之化學聚合而形成。具體而言，首先，單體溶液例如經乙醇稀釋而成為25 wt%之濃度。將元件17浸漬於單體溶液中，繼而，藉由加熱乾燥而將作為溶劑之乙醇去除，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℃，則接近乙醇之沸點，招致急劇之蒸發，導致單體無法均一地殘留於元件17內部。又，若為40℃以下，則蒸發需要時間。乾燥時間係取決於元件17之體積，但就元件17而言，較佳為10分鐘~20分鐘左右。其次，使殘留有單體之元件17含浸於氧化劑中，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使元件17含浸。使用對甲苯磺酸鹽55 wt%之丁醇溶液作為氧化劑，使元件17浸漬於氧化劑中，進行減壓含浸。其次，可使元件17自30℃階段性升溫至180℃為止，藉由化學聚合反應，而形成作為導電 性高分子之聚-3,4-乙烯二氧噻吩。再者，形成為元件之導電性高分子不僅可採用於元件內藉由化學聚合來形成之方法，亦可使元件浸漬於將導電性高分子預先合成且分散在溶劑中之溶液中進行乾燥而形成，亦可以單獨或使用複數個聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等公知之導電性高分子而代替聚-3,4-乙烯二氧噻吩。
<步驟S7>
如圖8所示，切斷陽極引出端子21之多餘部分，且如圖9所示，使長方體元件10之電極引出端子21、22連接於引線架40。引線架40成為外部引出端子。
利用圖10，對具體連接方法進行說明。
首先，於元件17中，藉由雷射而削取配置於陰極引出端子22之外側(背面)之隔膜13及固態電解質。藉此，於元件之側面(元件之底面)露出陰極引出端子22，元件17成為長方體元件10。
如圖10(a)所示，於本實施形態中，陰極引出端子22係位於端面10a、10b間，其中，露出端面10b側之一部分。再者，於本發明中，陰極引出端子之表面中露出部分之比例並無限定，亦可於長方體元件之一端面直至另一端面之整體中露出陰極引出端子。
於陰極引出端子22包含鍍鎳銅母材之情形時，藉由雷射而削取隔膜13及固態電解質。其目的在於減小連接電阻。再者，於陰極引出端子22包含鍍銀銅母材之情形時，亦同樣藉由雷射而削取隔膜13及固態電解質。
如圖10(b)所示，藉由使前端為錐形狀之針(未圖示)貫通引線架40a，而於引線架40a上形成突起部41。突起部41係形成為沿著藉由針進行貫通時之針之周緣。突起部41形成為於與陽極引出端子21連接時朝向陽極引出端子21。突起部41之數量並無特別限定。再者，圖10(b)係於引線架40b中表示有陰極引出端子接合部50。
其次，如圖10(c)所示，以陽極引出端子21與引線架40a之突起部41接觸之方式，又，以於長方體元件10之側面露出之陰極引出端子22(參照圖10(a))與引線架40b中之陰極引出端子接合部50接觸之方式，將長方體元件10配置於引線架40上。
其次，如圖10(d)所示，藉由雷射焊接或電阻焊接等金屬間結合之連接方法，而使陽極引出端子21接合於引線架40a。例如於陽極引出端子21包含鋁，且引線架40包含銅之情形時，焊接時，陽極引出端子21熔融。又，藉由導電性接著劑，而使陰極引出端子22接合於引線架40b。
<步驟S8>
如圖11、圖12及圖1所示，藉由對與引線架40連接之長方體元件10進行模壓封裝，而形成封裝體30，繼而，將自封裝體30露出至外部之引線架40切斷去除，完成晶片型固態電解電容1。
[第二實施形態]
以下，對與第一實施形態之固態電解電容1之構成要素相同之構成要素標註同一符號進行說明。又，對於第一實施形態中之說明亦適合第二實施形態之部分，省略其說明。
利用圖13~圖16，對第二實施形態進行說明。
圖13係示意性表示第二實施形態之固態電解電容之概略縱剖面圖。
如圖13所示，亦於第二實施形態中，與第一實施形態同樣地，將陰極引出端子22配置於長方體元件10之最外殼處。即，陰極引出端子22於長方體元件10之側面(長方體元件10之底面，圖13中下方之面)露出。而且，將該露出之陰極引出端子22與引線架40b連接。
於第二實施形態中，與第一實施形態不同，陰極引出端子22具有經彎折之形狀。
以下，對第二實施形態之固態電解電容之製造方法進行說明。步驟S1~步驟S6為止之步驟因與第一實施形態相同，而省略此處之說明。
<步驟S7>
於將長方體元件10之電極引出端子21、22與引線架40連接時，對陰極引出端子22進行彎折加工。
圖14及圖15係第二實施形態之模壓成型後之元件之示意圖。
如圖14所示，於對捲繞元件16(模壓成型前之元件，參照圖4(a))進行模壓加工之時間點之元件17中，陰極引出端子22尚未具有彎折後之形狀。於元件17中，藉由對陰極引出端子22進行彎折加工而獲得圖15所示之長方體元件10。將陰極引出端子22彎折前之元件為元件17(參照圖14)，將陰極引出端子22彎折後之元件為長方體元件10(參照圖15)。
彎折加工係以如下方式進行。
如圖14所示，於彎折加工前之元件17中，陰極引出端子22自元件之端面露出。又，第二實施形態中，亦與第一實施形態同樣地，於元件17中，在陰極引出端子22之外側配置1片隔膜13(參照圖4(b))。以下，將該1片隔膜13稱為最外殼隔膜。於進行彎折加工時，以最外殼隔膜之邊(沿著端面之長度方向之邊)為摺線，摺疊陰極引出端子22中自元件之端面露出之部分。藉此，於元件之側面(元件之底面)露出陰極引出端子22。
與第一實施形態同樣地，於陰極引出端子22包含鍍鎳銅母材之情形時，藉由雷射而削取經摺疊之陰極引出端子22之固態電解質。再者，於陰極引出端子22包含鍍銀銅母材之情形時，亦藉由雷射而削取固態電解質。
此後，藉由與第一實施形態相同之方法，將陽極引出端子21與 引線架40a連接，且將於長方體元件10之側面露出之陰極引出端子22與引線架40b連接(參照圖10(b)~圖10(d))。
<步驟S8>
如圖16、圖12及圖13所示，藉由對與引線架40連接之長方體元件10進行模壓封裝，而形成封裝體30，繼而，將自封裝體30露出於外部之引線架40切斷去除，完成晶片型固態電解電容1。
如圖13所示，於固態電解電容1中，長方體元件10之側面中露出陰極引出端子22之側面(長方體元件10之底面，圖13中下方之面)包含經摺疊之陰極引出端子22及最外殼隔膜。經摺疊之陰極引出端子22與卷芯10c之距離大於最外殼隔膜與卷芯10c之距離。因此，經摺疊之陰極引出端子22之表面與最外殼隔膜之表面具有階差，但，於本說明書中，為方便起見，將兩平面視為構成長方體元件之1個面進行說明。
於本實施形態中，於陰極引出端子22中未露出於側面之部分(未經摺疊之部分)之外側，僅配置1片隔膜13，而未配置陽極箔11及陰極箔12。即，陰極引出端子22中露出於側面之部分與未露出之部分之間僅夾隔1片隔膜。但，陰極引出端子22中露出於側面之部分(經摺疊之部分)與未露出之部分(未經摺疊之部分)之間亦可夾隔多片隔膜。
上述實施形態係本發明之較佳實施形態，但並不對本發明進行任何限制。若為本發明之本領域技術人員，則於本發明之範圍內，可利用上述方法及技術內容對本發明進行各種改變，或者，變更為同等之實施方式。因此，只要不脫離本發明之內容，則基於本發明對實施形態進行之所有改變、對均等物之置換及修飾均屬本發明之範圍內。
<實施例1>
作為實施例1，製造上述第一實施形態所示之固態電解電容1(6.3 V、100 μF)(圖1)。該固態電解電容1之封裝盒之尺寸為7.3 mm×4.3 mm×2.8 mm。使用表面經實施鍍鎳處理後厚度為100 μm之銅架材 料，作為引線架40(40a及40b)。再者，於製造時，將引線架40a與陽極引出端子21(鋁製陽極極耳)連接之前，使針貫通至引線架40a中與陽極引出端子21連接之連接位置，藉此，於上述連接位置形成突起部41。使用前端為四角錐形狀之Φ0.26 mm之針作為針。利用逆變式電阻焊接機進行引線架40a與陽極引出端子21之連接。又，於將引線架40b與陰極引出端子22(鍍鎳銅母材陰極極耳)連接之前，藉由雷射而削取配置於陰極引出端子22之外側(背面)之隔膜13及固態電解質。藉此，使陰極引出端子22之鍍鎳表面於長方體元件10之側面露出。繼而，利用導電性接著劑(銀漿)，進行引線架40b與露出於長方體元件10之側面之陰極引出端子22之連接。
<實施例2>
作為實施例2，製造上述第二實施形態所示之固態電解電容1(6.3 V、100 μF)(圖13)。於將引線架40b與陰極引出端子22(鍍銀銅母材陰極極耳)連接之前，以最外殼隔膜之邊(沿著端面之長度方向之邊)為摺線，摺疊陰極引出端子22中自元件之端面露出之部分。藉此，使陰極引出端子22於長方體元件10之側面(底面)露出。又，藉由雷射而削取配置於經摺疊之陰極引出端子22之外側(背面)之隔膜13及固態電解質，使鍍銀表面露出。除上述方面以外，以與實施例1相同之方式製造固態電解電容1(圖13)。
<比較例1>
作為比較例1，製造先前之固態電解電容101(6.3 V、100 μF)(圖17)。該固態電解電容101之封裝盒之尺寸係與實施例1~2同為7.3 mm×4.3 mm×2.8 mm。使用表面經實施鍍鎳處理且厚度為100 μm之銅架材料作為引線架。再者，於製造時，將引線架與陽極引出端子(鋁製陽極極耳)及陰極引出端子(鋁製陰極極耳)連接之前，使針貫通至引線架中與陽極引出端子及陰極引出端子連接之連接位置，藉此，於上 述連接位置形成突起部。使用前端為四角錐形狀之Φ0.26 mm之針作為針。利用逆變式電阻焊接機進行引線架與陽極引出端子及陰極引出端子之連接。
<比較例2>
除了製造固態電解電容1001(圖3(d))(6.3 V、100 μF)而代替比較例1中之固態電解電容101以外，以與比較例1相同之方式實施比較例2。該固態電解電容1001之封裝盒之尺寸係與實施例1~2同為7.3 mm×4.3 mm×2.8 mm。
對實施例1~2之固態電解電容1、比較例1之固態電解電容101、及比較例2之固態電解電容1001進行性能比較。於表1中表示該結果。再者，Tan δ表示損失角之正切。LC表示漏電流。ESR表示等效串聯電阻。
如表1所示，實施例1~2之固態電解電容1係與比較例1之固態電解電容101相比，靜電電容增加約50%，與比較例2之固態電解電容1001相比，靜電電容亦增加約20%，且確認到低電阻化(ESR之改善)，從而明確地確認本發明之有效性。
1‧‧‧固態電解電容
10‧‧‧長方體元件
10a‧‧‧端面
10b‧‧‧端面
10c‧‧‧卷芯
21‧‧‧陽極引出端子
22‧‧‧陰極引出端子
30‧‧‧封裝體
40a‧‧‧引線架
40b‧‧‧引線架

Claims (10)

  1. 一種固態電解電容，其包括：長方體元件，其將由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔及陰極箔之間之隔膜捲繞而成之捲繞元件長方體狀地扁平化，形成固態電解質；陽極引出端子，其係與上述陽極箔連接，並具備位於上述長方體元件內之部分與自上述長方體元件露出之部分；陰極引出端子，其係與上述陰極箔連接，並具備位於上述長方體元件內之部分與自上述長方體元件露出之部分；封裝體，其係將上述長方體元件封裝；及於上述封裝體內具備分別與上述陽極引出端子之露出之部分及上述陰極引出端子之露出之部分連接之引線架；上述陽極引出端子及上述陰極引出端子之兩者係相對上述長方體元件之卷芯配置於單側，以使自上述長方體元件之厚度方向觀察，上述陽極引出端子及上述陰極引出端子中之位於上述長方體元件內之部分整體與上述長方體元件之卷芯重疊，且於上述長方體元件內，自厚度方向觀察，上述陽極引出端子及上述陰極引出端子之至少一部分重疊，上述陰極引出端子係配置於上述長方體元件之上述單側之最外殼處，並於上述長方體元件之上述單側之側面露出，於上述長方體元件之上述單側之較上述陰極引出端子更為外周之側不存在上述陽極箔及上述陰極箔，且於上述封裝體內對上述引線架不實施彎曲加工。
  2. 如請求項1之固態電解電容，其中上述陰極引出端子之自上述長方體元件露出之部分係藉由將 配置於上述陰極引出端子之外側之隔膜及固態電解質削除，而自上述長方體元件之上述單側之側面露出之部分。
  3. 如請求項1之固態電解電容，其中上述陰極引出端子之自上述長方體元件露出之部分係藉由將上述陰極引出端子中自長方體元件之端面露出之部分彎折，而於上述長方體元件之上述單側之側面露出之部分。
  4. 如請求項1至3中任一項之固態電解電容，其中上述引線架係藉由導電性接著劑而與上述陰極引出端子連接。
  5. 如請求項1至3中任一項之固態電解電容，其中上述陰極引出端子係包含銅母材。
  6. 如請求項5之固態電解電容，其中上述陰極引出端子係藉由鎳或銀鍍敷而成。
  7. 如請求項1至3中任一項之固態電解電容，其中上述陽極引出端子之於上述長方體元件外之厚度大於上述陰極引出端子之厚度。
  8. 一種固態電解電容之製造方法，其係如請求項1至7中任一項之固態電解電容之製造方法，且上述固態電解電容包括：長方體元件，其係將由陽極箔、陰極箔、及介於陽極箔與陰極箔之間之隔膜捲繞而成之捲繞元件長方體狀地扁平化，形成固態電解質；陽極引出端子，其係與上述陽極箔連接；陰極引出端子，其係與上述陰極箔連接；及封裝體，其係將上述長方體元件封裝；上述製造方法包括將上述陽極引出端子及上述陰極引出端子 之兩者係相對上述長方體元件之卷芯配置於單側之步驟，及使上述陰極引出端子配置於上述長方體元件之最外殼處之步驟。
  9. 如請求項8之固態電解電容之製造方法，其中上述製造方法包括以下步驟：藉由將配置於上述陰極引出端子之外側之隔膜及固態電解質削除，而使上述陰極引出端子於上述長方體元件之側面露出。
  10. 如請求項8之固態電解電容之製造方法，其中上述製造方法包括以下步驟：藉由將上述陰極引出端子中自長方體元件之端面露出之部分彎折，而使上述陰極引出端子於上述長方體元件之側面露出。
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