WO2022009799A1 - 固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022009799A1
WO2022009799A1 PCT/JP2021/025152 JP2021025152W WO2022009799A1 WO 2022009799 A1 WO2022009799 A1 WO 2022009799A1 JP 2021025152 W JP2021025152 W JP 2021025152W WO 2022009799 A1 WO2022009799 A1 WO 2022009799A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrolytic capacitor
solid electrolytic
capacitor element
dense
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/025152
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友基 杉本
兄 廣田
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority to CN202180047834.6A priority Critical patent/CN115769322A/zh
Priority to JP2022535297A priority patent/JPWO2022009799A1/ja
Priority to US18/001,672 priority patent/US20230268136A1/en
Publication of WO2022009799A1 publication Critical patent/WO2022009799A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15Solid electrolytic capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029Processes of manufacture
    • H01G9/0032Processes of manufacture formation of the dielectric layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029Processes of manufacture
    • H01G9/0036Formation of the solid electrolyte layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/008Terminals
    • H01G9/012Terminals specially adapted for solid capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • H01G9/028Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052Sintered electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/055Etched foil electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/07Dielectric layers

Definitions

  • the present disclosure relates to a solid electrolytic capacitor element, a solid electrolytic capacitor including a solid electrolytic capacitor element, and a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor.
  • the solid electrolytic capacitor includes a capacitor element provided with a solid electrolyte layer, an electrode terminal electrically connected to the capacitor element, and an exterior body for sealing the capacitor element.
  • the capacitor element is, for example, an anode foil having a porous portion on the surface layer, a dielectric layer formed on at least a part of the surface of the anode foil, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and a solid. It is provided with a cathode extraction layer that covers at least a part of the electrolyte layer.
  • Patent Document 1 is a surface-mounted thin capacitor using a metal foil composed of a metal core wire and an etched layer covering both sides of the metal core wire as a base material, and both ends of the metal foil are used as anodes.
  • a cathode is formed on the surface of the central portion of the metal foil, and the surface-mounted thin capacitor comprises a resist resin formed at the boundary between the anode and the cathode and the inside of the etched layer in the central portion of the metal foil.
  • the resist resin is on the anode side.
  • a surface-mounted thin capacitor characterized by being formed so as to block between the etched layer and the conductive polymer layer.
  • the solid electrolytic capacitor element of the first aspect of the present disclosure includes an anode foil having a porous portion on the surface layer and an anode foil.
  • a dielectric layer formed on at least a part of the surface of the anode foil and A cathode portion that covers at least a part of the dielectric layer is provided.
  • the cathode portion includes a solid electrolyte layer that covers at least a part of the dielectric layer, and a cathode extraction layer that covers at least a part of the solid electrolyte layer.
  • the anode foil has a first portion which is a cathode forming portion where the solid electrolyte layer is formed, and a second portion where the solid electrolyte layer is not formed, and at least the first portion and the second portion.
  • the surface layer is provided with a dense portion having a smaller void ratio than the porous portion.
  • the second portion includes at least an anode portion including an end portion of the anode foil opposite to the first portion.
  • the solid electrolytic capacitor on the other side of the present disclosure includes at least one of the above solid electrolytic capacitor elements.
  • a mask is placed on a part of the surface of a metal foil containing a valve acting metal to roughen the surface, thereby forming a surface layer.
  • a dense portion is formed on the surface layer of the region protected by the mask, and the porous portion and the dense portion having a smaller void ratio than the porous portion are provided.
  • a step of forming a cathode portion including the solid electrolyte layer and the cathode drawer layer by covering with a drawer layer is provided.
  • a porous portion is formed on the surface layer by roughening the surface of a metal foil containing a valve acting metal, and the porous portion is formed.
  • a step of forming a dielectric layer on at least a part of the surface of the anode foil (v) a step of forming a dense portion by melting a part of the surface layer of the anode foil, (iii) the dielectric in the first part.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor of FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the seventh embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the eighth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the ninth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the ninth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the tenth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the eleventh embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the twelfth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the thirteenth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the 14th embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the fifteenth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the 16th embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a solid electrolytic capacitor element included in the solid electrolytic capacitor according to the 17th embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a graph showing changes over time in the capacitances of the solid electrolytic capacitors E1 and C1 in the heat resistance test.
  • FIG. 20 is a scanning micrograph of a dense portion and a peripheral portion in the cross section of the anode foil in a state where the solid electrolyte layer used for manufacturing the solid electrolytic capacitor E1 is formed
  • the anode foil of the solid electrolytic capacitor element has a porous portion provided on the surface layer.
  • the porous portion contains many voids.
  • the anode portion where the solid electrolyte layer of the anode foil is not formed is connected to the electrode terminal. Therefore, air may enter the capacitor element from the electrode terminal side through the voids in the porous portion of the anode foil.
  • the problems in the prior art are briefly described below.
  • the conductive polymer contained in the solid electrolyte layer is oxidatively deteriorated or the dopant is decomposed due to the action of moisture or oxygen contained in the air, and the solid electrolyte layer is decomposed. May deteriorate and the conductivity may decrease. Deterioration of the solid electrolyte layer leads to deterioration of the performance of the solid electrolytic capacitor, such as a decrease in the capacitance of the solid electrolytic capacitor or an increase in the equivalent series resistance (ESR). Such deterioration of the solid electrolyte layer is particularly remarkable in a high temperature environment.
  • Solid electrolytic capacitors may be used in high temperature environments depending on the application. Further, the solid electrolytic capacitor is generally solder-bonded to the substrate through a reflow process exposed to a high temperature. Therefore, there is a demand for a solid electrolytic capacitor element and a solid electrolytic capacitor that suppress deterioration of the solid electrolyte layer in a high temperature environment and have excellent thermal stability.
  • the solid electrolytic capacitor element has a porous portion on the surface layer, a first portion which is a cathode forming portion on which the solid electrolyte layer is formed, and a first portion in which the solid electrolyte layer is not formed. At least one of the two portions is provided with an anode foil having a dense portion having a smaller void ratio than the porous portion on the surface layer.
  • the second portion includes at least an anode portion including an end opposite to the first portion of the anode foil. In such an anode foil, the dense portion has lower air permeability than the porous portion.
  • the intrusion of air from the anode portion side into the inside of the solid electrolytic capacitor element is reduced.
  • the intrusion of air By reducing the intrusion of air, the effect of reducing the deterioration of the solid electrolyte layer is enhanced even after the solid electrolytic capacitor is exposed to a high temperature. Therefore, it is possible to suppress a decrease in capacitance after the solid electrolytic capacitor is exposed to a high temperature. This makes it possible to improve the reliability of the solid electrolytic capacitor element.
  • by reducing the deterioration of the solid electrolyte layer it is possible to suppress the increase in ESR and dielectric loss tangent (tan ⁇ ) when the solid electrolytic capacitor is exposed to a high temperature.
  • the anode foil includes a base material portion and a porous portion of the surface layer located on the main surface side of both the base material portions.
  • the term “dense portion” refers to a scanning electron microscope (SEM) having a cross section obtained by cutting a solid electrolytic capacitor element in a direction parallel to its length and parallel to the thickness of the anode foil.
  • the ratio of the portion showing the color difference in a specific range is a region higher than a predetermined value.
  • the dense portion is a component (specifically, a valve action) of the anode foil in a region of a predetermined area (for example, 1 ⁇ m in length ⁇ 1 ⁇ m in width) in the surface layer of the anode foil in the SEM image of the cross section.
  • the color difference of a specific range when the color difference when the distribution of the color difference at the substrate portion of the anode foil has a peak and C d, shall refer to 1.2C d below the range of 0.8 C d.
  • the color difference C d is the basis of the anode foil when the cross section of the anode foil is identified by two colors (specifically, white and black) based on the brightness in the SEM image of the above cross section and the color difference is expressed in 255 steps. This is the color difference when the distribution of the color difference peaks in the material part.
  • the void ratio is the area ratio of the portion other than the portion showing the color difference in a specific range (specifically, the portion occupied by the void, the conductive polymer, the insulating material, etc. in the surface layer) in the SEM image of the above cross section. It can be said that it corresponds to (%).
  • the porous portion is generally formed by roughening a metal foil containing a valve acting metal constituting the anode foil (for example, etching treatment).
  • the ratio of the portion showing a specific color difference obtained in the same manner as described above is less than 50% in the region of a predetermined area (length 1 ⁇ m ⁇ width 1 ⁇ m).
  • a non-roughened portion for example, an unetched portion protected from roughening treatment (etching treatment or the like) by using a mask or the like, and melting formed by melting the porous portion. At least one of the parts may be mentioned.
  • the compressed portion may be formed by compressing the porous portion formed by the roughening treatment, and such a compressed portion is distinguished from the dense portion. In other words, the dense part can be said to be an uncompressed part.
  • the solid electrolytic capacitor and the solid electrolytic capacitor element (hereinafter, may be simply referred to as a capacitor element) of the present disclosure, and the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor will be described more specifically with reference to the drawings as necessary. ..
  • Solid electrolytic capacitors include one or more capacitor elements.
  • the anode foil may have the above-mentioned dense portion.
  • the anode foil preferably has a dense portion, and in 75% or more, the anode foil preferably has a dense portion, and all of them.
  • the capacitor element it is more preferable that the anode foil has a dense portion.
  • the anode foil has a dense portion in the region on the second portion side from the center in the length direction of the first portion.
  • the dense portion is provided in a half region on the second portion side in the length direction of the first portion and a region selected from the second portion.
  • the dense portion may be provided at one place or may be provided at two or more places.
  • the dense portion is formed on the surface layer at least one of the pair of main surfaces (in other words, the surface excluding the end face) occupying most of the surface of the anode foil.
  • the anode foil has an end portion on the side connected to the anode terminal (sometimes referred to as a second end portion) and an end portion on the side opposite to the second end portion (that is, the cathode forming portion) (that is, the cathode forming portion). (Sometimes referred to as the first end).
  • the anode portion will include an end portion (that is, a second end portion) opposite to the first end portion.
  • the length direction of the first portion is a direction along a straight line connecting the center of the end face of the first end portion of the anode foil and the center of the end face of the second end portion, and has the same meaning as the length direction of the anode foil. Use.
  • the ratio of the total projected area of the anode foil in the dense portion in the thickness direction is preferably 0.002% or more, preferably 0.01% or more or 0.1% or more. There may be.
  • the total ratio of the projected areas of the dense portions may be 20% or less.
  • the total ratio of the projected area of the first dense portion is preferably 10% or less, and may be 5% or less or 1% or less.
  • the effective area of the cathode portion is the projected area when the solid electrolyte layer on the surface side is positively projected onto each surface of the pair of main surfaces of the anode foil, and the projected area of the solid electrolyte layer on each surface is obtained. Means the sum of.
  • the total projected area of the dense portion is also the total projected area when the dense portion on the surface side is orthographically projected onto each surface of the pair of main surfaces, and there are two or more dense portions. If so, it is the total of the projected areas of all the dense parts.
  • the effective area of the cathode portion is obtained for the capacitor element in a state where the solid electrolytic capacitor is disassembled, the capacitor element is taken out, and the surface layer of the capacitor element is scraped off as necessary to expose the solid electrolyte layer.
  • Digital images are taken from the vertical direction for each of the pair of main surfaces of the anode foil of the condenser element, and the cathode part and the other parts are separated by binarization processing to calculate the area of the cathode part.
  • the effective area can be obtained by summing up each surface.
  • the dense portion may be provided on at least one of the first portion and the second portion.
  • the anode foil is formed in a region extending from the vicinity of the end on the second portion side of the first portion to the vicinity of the end on the first portion side of the second portion (more specifically, the boundary between the first portion and the second portion and the boundary between the first portion and the second portion. In the vicinity thereof), at least one dense portion may be provided.
  • a separation part may be provided between the anode part and the cathode forming part which is the first part.
  • the dense portion may be provided in the separation portion.
  • At least one dense portion may be provided.
  • the dense portion located in the first portion and the dense portion located in the anode portion of the second portion may be referred to as a first dense portion and a second dense portion, respectively, for convenience.
  • the dense portion located in the separated portion may be referred to as a third dense portion for convenience.
  • This dense portion is referred to as the first dense portion for convenience.
  • the anode foil may have at least one of a first dense portion, a second dense portion, and a third dense portion. Each of the first dense portion, the second dense portion, and the third dense portion may be provided at one place, or may be provided at two or more places.
  • the size and number of each dense portion are adjusted so that the ratio of the total projected area of the anode foil of the dense portions in the thickness direction is within the above range.
  • the dense portion is provided, for example, so as to cross a direction parallel to the length direction of the anode foil (for example, along the width direction of the anode foil) when the surface of the anode foil is viewed from a vertical direction. May be good. In this case, it is easier to reduce the intrusion of air from the anode portion.
  • a plurality of dense portions may be provided at intervals along the width direction of the anode foil, or continuous dense portions may be provided so as to cross the entire width direction.
  • the anode foil may have a groove portion adjacent to the dense portion.
  • the dense portion may be provided in either the region of the first portion side (or the first end portion side) adjacent to the groove portion or the region of the second portion side (or the second end portion side) adjacent to the groove portion. It may be provided in both areas. Further, the dense portion may also be provided at the bottom of the groove portion. The dense portion provided on the bottom portion may be integrated with the base material portion and may be distinguishable from the base material portion.
  • the anode foil may include a groove located at and near the boundary between the first portion and the second portion. Such a groove may be adjacent to at least one of the first dense portion and the second dense portion, or may be adjacent to at least one of the first dense portion and the third dense portion.
  • the groove portion located in the first portion may be referred to as a first groove portion
  • the groove portion located in the anode portion may be referred to as a second groove portion
  • the groove portion located in the separation portion may be referred to as a third groove portion.
  • the groove portion located at the boundary between the first portion and the second portion and in the vicinity thereof may be referred to as a first groove portion for convenience.
  • the groove portion located at the boundary between the anode portion and the separation portion and the vicinity thereof may be referred to as a second groove portion for convenience.
  • the groove portion may be provided over the entire thickness of the surface layer (that is, the porous portion) of the anode foil, may be provided on a part of the surface side of the surface layer, and may be provided in a state of biting into the base material portion. May be.
  • a porous portion may be present between the groove portion and the base material portion, but the intrusion of air into the inside of the capacitor element is further reduced. From this point of view, it is preferable that the thickness of the porous portion between the groove portion and the base material portion is small.
  • the depth of the groove portion is preferably 0.95 T or more, and may be 0.98 T or more.
  • the depth of the groove is, for example, 1.5 T or less, and may be 1.2 T or less. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined. From the viewpoint of further enhancing the effect of reducing the intrusion of air, it is preferable that there is no porous portion between the groove portion and the base material portion.
  • the thickness T of the porous portion is an average value of the thicknesses of the porous portions measured at a plurality of locations (for example, 5 locations) in the region where the dense portion and the groove portion of the first portion are not formed.
  • the depth of the groove is the maximum depth of the groove obtained in the SEM image of the cross section of the capacitor element that crosses the groove.
  • the width of the groove portion may be, for example, 1 ⁇ m or more and 3 mm or less, 1 ⁇ m or more and 1.5 mm or less, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, or 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less for each groove portion. May be. When the width of the groove portion is within such a range, the intrusion of air from the anode portion side can be further reduced, and it is easy to secure a certain level of strength.
  • the width of the groove is the width of the opening of the groove measured in the SEM image of the cross section of the capacitor element that crosses the groove. For example, the width of the groove can be measured using an image of a cross section parallel to the length direction of the anode body and perpendicular to the width direction.
  • the shape of the groove is not particularly limited.
  • the groove may be slit-shaped or may be recessed.
  • the cross-sectional shape of the groove portion is not particularly limited, and may be V-shaped, U-shaped, or the like.
  • the groove portion may be covered with an insulating material (hereinafter, may be referred to as a first insulating material).
  • a first insulating material In this case, even if air invades from the anode portion side, it is difficult for the air to pass through due to the first insulating material, so that the invasion of air into the inside of the capacitor element is further reduced.
  • the first insulating material may cover at least a part of the region of the groove, the first insulating material may be arranged on at least a part of the inner surface of the groove, and the first insulating material may be placed in the groove. It may be at least partially filled. Further, when the porous portion is present around the groove portion, the first insulating material may be contained in the porous portion around the groove portion (for example, impregnated).
  • a solid electrolyte layer may be arranged in at least a part of the region. Further, in the second groove portion or the third groove portion located in the vicinity of the first portion, the solid electrolyte layer may be arranged in at least a part of the region. In these cases, even if air invades from the anode portion side, it becomes difficult for the air to pass through due to the solid electrolyte layer, so that the invasion of air into the inside of the capacitor element is further reduced. Further, since the groove portion is reinforced by the solid electrolyte layer, the stress applied to the groove portion can be relaxed.
  • the solid electrolyte layer may cover at least a part of the region of the groove, the solid electrolyte layer may be arranged on at least a part of the inner surface of the groove, and the solid electrolyte layer may be at least partially in the groove. May be filled (or invaded) in. For example, when the solid electrolyte layer of the capacitor element is formed, the constituent components of the solid electrolyte layer penetrate into the groove portion, so that the solid electrolyte layer is arranged in the groove portion.
  • the first insulating material covers at least a part of the groove portion, and the solid electrolyte layer is arranged in at least a part of the groove portion. May be.
  • the solid electrolyte layer of the capacitor element is formed after covering at least a part of the region of the groove with the first insulating material, the solid electrolyte layer penetrates into the groove, so that the solid electrolyte layer is arranged in the groove. Will be done.
  • the capacitor element When the anode foil has a separating portion between the anode portion and the first portion, the capacitor element usually has an insulating material (hereinafter, may be referred to as a second insulating material) in at least a part of the separating portion. ing.
  • a second insulating material When the capacitor element is provided with the second insulating material in the separated portion, it becomes easy to secure the insulating property between the anode portion and the cathode portion.
  • the second insulating material may be arranged on the surface of the separation portion, may be contained in the porous portion of the separation portion, or may be both of them.
  • the second insulating material When the second insulating material is arranged on the surface of the separation portion, the second insulating material suppresses the creeping up of the conductive polymer to the second portion side when forming the solid electrolyte layer, and the anode. The contact between the part and the cathode part is restricted.
  • the separation portion is a region of the anode foil from the end on the second end side of the second insulating material to the end on the second end side of the first part.
  • the separation portion may be provided with a recess (however, excluding the third groove portion) whose thickness is smaller than the thickness of the anode foil of the first portion.
  • the recess is formed by compressing the porous portion or removing a part of the porous portion. Since the number of air passages in the recessed portion is smaller than that in the porous portion, the intrusion of air from the anode portion side can be further reduced by providing the recessed portion.
  • a compressed porous portion also referred to as a compression portion
  • a porous portion may be present between the concave portion and the base material, but it is preferable that the porous portion does not exist so that air does not easily pass through.
  • the recess is a portion of the separation portion excluding the third groove portion that is adjacent to the third dense portion, and the thickness of the anode foil is smaller than the thickness of the anode foil of the first portion.
  • the thickness of the anode foil of the first portion is an average value of the thickness of the anode foil measured at a plurality of locations (for example, five locations) in the region where the dense portion and the groove portion of the first portion are not formed.
  • the second insulating material may be arranged on the surface of the recess. By arranging the second insulating material in the recess, the intrusion of air can be further reduced. Further, it becomes easier to secure the insulation between the anode portion and the cathode portion, and the stress applied to the concave portion can be alleviated by the second insulating material.
  • the third dense portion may be provided between the second insulating material and the first portion, or may be provided in a region covered with the second insulating material arranged on the surface. Well, both of these may be used.
  • the third dense portion is provided in the region covered with the second insulating material, there is a compressed portion or a porous portion between the second insulating material and the base material portion, and the compressed portion or the porous portion is present.
  • a third dense portion is formed in a part of the portion.
  • the third groove portion adjacent to the third dense portion may be formed as described above.
  • the cathode portion of the capacitor element has a certain thickness due to having a plurality of layers, there is a step or a recess (a step or recess) between the portion on the cathode portion (or the first portion) side of the second portion and the cathode portion.
  • a neck it may be referred to as a neck. Therefore, at least a part of the region extending from the cathode portion (or the first portion) side portion of the second portion to the second portion side portion of the cathode portion may be referred to as an insulating material (hereinafter, referred to as a third insulating material). .) May be covered.
  • the anode foil has a separation portion
  • at least a part of the region extending from the portion on the cathode portion (or the first portion) side of the separation portion to the portion on the second portion side of the cathode portion is covered with the third insulating material. May be good.
  • the third insulating material By covering at least a part of the neck with the third insulating material, it is possible to reduce the intrusion of air from the neck into the inside of the capacitor element. It is also possible to relieve the stress applied to the neck.
  • at the end portion on the second portion side of the cathode portion there may be a portion where the solid electrolyte layer is not covered with the cathode extraction layer.
  • the third insulating material may cover at least a part of the surface of the solid electrolyte layer which is not covered by the cathode extraction layer.
  • the third insulating material may cover a portion other than the neck (for example, the surface of the cathode portion other than the neck (for example, the entire surface of the cathode portion)) in addition to the neck portion.
  • a part of the third insulating material may be impregnated in the cathode drawer layer, the solid electrolyte layer, the first portion of the anode foil, and the like.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the solid electrolytic capacitor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a capacitor element 2 included in the solid electrolytic capacitor of FIG.
  • the solid electrolytic capacitor 1 includes a capacitor element 2, an exterior body 3 that seals the capacitor element 2, and an anode lead terminal 4 and a cathode lead terminal 5 whose at least a part thereof is exposed to the outside of the exterior body 3, respectively. ing.
  • the exterior body 3 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and the solid electrolytic capacitor 1 also has a substantially rectangular parallelepiped outer shape.
  • the capacitor element 2 includes an anode foil 6, a dielectric layer (not shown) covering the surface of the anode foil 6, and a cathode portion 8 covering the dielectric layer.
  • the dielectric layer may be formed on at least a part of the surface of the anode foil 6.
  • the cathode portion 8 includes a solid electrolyte layer 9 and a cathode extraction layer 10.
  • the solid electrolyte layer 9 is formed so as to cover at least a part of the dielectric layer.
  • the cathode extraction layer 10 is formed so as to cover at least a part of the solid electrolyte layer 9.
  • the cathode extraction layer 10 has a first layer 11 which is a carbon layer and a second layer 12 which is a metal paste layer.
  • the cathode lead terminal 5 is electrically connected to the cathode portion 8 via an adhesive layer 14 formed of a conductive adhesive.
  • the anode foil 6 includes a base material portion 6a and a porous portion 6b formed on the surface of the base material portion 6a.
  • the anode foil 6 includes a first portion I, which is a cathode forming portion on which the solid electrolyte layer 9 (or the cathode portion 8) is formed, and a second portion II other than the first portion I.
  • the second part II includes at least the anode portion ia.
  • the anode lead terminal 4 is electrically connected to the anode portion ia of the anode foil 6 by welding.
  • the anode foil 6 has a second end IIe on the side connected to the anode lead terminal 4 and a first end Ie on the side opposite to the second end IIe.
  • the anode foil 6 includes a first dense portion d1 located in the first portion I.
  • the first dense portion d1 is provided in the entire thickness direction of the anode foil 6 in a state where a part thereof is integrated with the base material portion 6a.
  • the first dense portion d1 is a molten portion formed by melting the non-roughened portion or the porous portion 6b.
  • a step (neck) is formed in the vicinity of the boundary between the cathode portion 8 (or the first portion I) and the second portion II. Therefore, at least a part of the region extending from the portion of the second portion II on the cathode portion 8 side to the portion of the cathode portion 8 on the second portion II side may be covered with the third insulating material i3. As a result, at least a part of the step (neck) is covered with the third insulating material i3, so that the intrusion of air from this part can be reduced and the stress applied to the neck can be alleviated. ..
  • the exterior body 3 covers a part of the capacitor element 2 and the lead terminals 4 and 5. From the viewpoint of suppressing the intrusion of air into the exterior body 3, it is desirable that the capacitor element 2 and a part of the lead terminals 4 and 5 are sealed with the exterior body 3.
  • FIG. 1 shows a case where the exterior body 3 is a resin exterior body, but the present invention is not limited to this case, and the exterior body 3 may be a case capable of accommodating the capacitor element 2.
  • the resin exterior body is formed by sealing a part of the capacitor element 2 and the lead terminals 4 and 5 with a resin material.
  • One end of the lead terminals 4 and 5 is electrically connected to the capacitor element 2, and the other end is pulled out to the outside of the exterior body 3.
  • one end side of the lead terminals 4 and 5 is covered with the exterior body 3 together with the capacitor element 2.
  • 3 to 6 are cross-sectional views schematically showing a capacitor element 2 included in the solid electrolytic capacitor according to the second to fifth embodiments, respectively. 2 and 3 to 6 above show an example in which the anode foil 6 includes the first dense portion d1 in the first portion I.
  • the second portion II includes an anode portion ia and a separation portion iib.
  • the second insulating material i2 is arranged on the surface of the separating portion iib, but the present invention is not limited to this case, and the separating portion iib may be provided with at least a part of the second insulating material i2.
  • the second insulating material i2 such as an insulating tape may be arranged on the surface of the separating portion iib, or the film of the second insulating material i2 may be formed on the surface of the separating portion iib.
  • the porous portion 6b of the separation portion iib may contain the second insulating material i2 (for example, impregnated).
  • the capacitor element 2 may include both the second insulating material i2 arranged on the surface of the separating portion ib and the second insulating material i2 included in the separating portion ib.
  • the second portion II includes the separation portion iib, and the second portion II covers the recess (neck) formed between the portion of the second insulating material i2 on the first portion I side and the cathode portion 8.
  • Insulating material i3 is arranged.
  • the third insulating material i3 covers at least a part of the region extending from the portion of the separation portion iib on the first portion I side to the portion of the cathode portion 8 on the second portion II side. Other than these, it is the same as FIG. 2, and the description of FIGS. 1 and 2 can be referred to.
  • the capacitor element 2 includes a first groove portion g1 adjacent to the first dense portion d1.
  • 4 to 6 are the same as those in FIG. 3 except for the structures of the first dense portion d1 and the first groove portion g1, and the description of FIG. 3 can be referred to.
  • the capacitor element 2 has a first groove portion g1, a region on the second portion side adjacent to the first groove portion g1, and a side opposite to the second portion side (in other words, the first end portion IE side). ),
  • the first dense portion d1 provided in both of the regions is provided.
  • the present invention is not limited to this case, and the first dense portion d1 may be provided in either region.
  • the capacitor element 2 includes a first dense portion d1 located in the first portion I and a first groove portion g1 adjacent to the first dense portion d1.
  • the first dense portion d1 is provided in both the region on the second portion II side and the region on the first end portion IE side adjacent to the first groove portion g1.
  • FIG. 5 is the same as FIG. 4 except that the first groove portion g1 is filled with the first insulating material i1, and the description of FIG. 4 can be referred to.
  • the first insulating material i1 does not necessarily have to be filled in the first groove portion g1, and may cover at least a part of the region of the first groove portion g1.
  • the intrusion of air from the anode portion ia side into the inside of the capacitor element 2 can be further reduced, and the air enters the first groove portion g1. The stress can be relieved.
  • FIG. 6 is the same as FIG. 4 except that the first groove portion g1 is filled with the solid electrolyte layer 9, and the description of FIG. 4 can be referred to.
  • the solid electrolyte layer 9 does not necessarily have to be filled in the first groove portion g1, and may be arranged in at least a part of the region of the first groove portion g1. By arranging the solid electrolyte layer 9 in at least a part of the region of the first groove portion g1, it is possible to further reduce the intrusion of air from the anode portion ia side into the inside of the capacitor element 2 and the first groove portion g1. The applied stress can be relaxed.
  • both the first insulating material i1 and the solid electrolyte layer 9 may be arranged in the first groove portion g1.
  • the solid electrolyte layer 9 may be at least partially filled in the first groove portion g1 in a state where at least a part of the inner surface is covered with the first insulating material i1.
  • the first dense portion d1 and the first groove portion g1 as shown in FIGS. 4 to 6 can be formed by the method as described above, but the laser is used by using the anode foil 6 having the porous portion 6b on the surface layer.
  • the first dense portion d1 and the first groove portion g1 are formed in parallel, which is advantageous in terms of process.
  • FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views schematically showing the capacitor element 2 included in the solid electrolytic capacitor according to the sixth to ninth embodiments, respectively.
  • FIGS. 2 to 5 show an example in which the anode foil 6 includes the second dense portion d2 in the anode portion ia.
  • the description of FIGS. 2 to 5 can be referred to except that the anode portion ia is provided with the second dense portion d2 instead of the first dense portion d1.
  • the description of the first dense portion d1 in FIGS. 2 to 5 can be referred to.
  • FIG. 7 is the same as FIG. 2 except that the anode portion ia is provided with the second dense portion d2 instead of the first dense portion d1, and the description of FIG. 2 can be referred to.
  • the second part II includes the separation part iib, as in the case of FIGS. 3 to 5.
  • the separation portion iib includes at least a part of the second insulating material i2.
  • the description with respect to FIG. 3 can be referred to.
  • FIG. 8 is the same as FIG. 3 except that the anode portion ia is provided with the second dense portion d2 instead of the first dense portion d1, and the description of FIG. 3 can be referred to.
  • FIGS. 9 and 10 are examples in which the capacitor element 2 includes a second groove portion g2 adjacent to the second compact portion d2.
  • the capacitor element 2 includes a second groove portion g2 adjacent to the second compact portion d2.
  • the anode portion ia is provided with the second dense portion d2 and the second groove portion g2 in place of the first dense portion d1 and the first groove portion g1.
  • the description of FIGS. 4 and 5 can be referred to.
  • the description of the first groove portion g1 in FIGS. 4 and 5 can be referred to.
  • the first insulating material i1 is filled in the second groove portion g2 according to the case of FIG.
  • the description of FIG. 5 can be referred to.
  • FIG. 11 to 15 are cross-sectional views schematically showing the capacitor element 2 included in the solid electrolytic capacitor according to the tenth to fourteenth embodiments, respectively.
  • the anode foil 6 has a dense portion in the vicinity of the boundary between the first portion I and the second portion II.
  • the dense portion includes a first dense portion d1 located in the first portion I and a second dense portion d2 located in the second portion II (or a third dense portion d3 located in the separation portion iib).
  • I have.
  • the anode foil 6 has a groove portion
  • the groove portion is provided at the boundary between the first portion and the second portion II and in the vicinity thereof, and such a groove portion is also referred to as a first groove portion g1.
  • FIGS. 2 to 6 can be referred to except that the positions of the dense portions and the first groove portion d1 are different.
  • the description of FIGS. 2 to 6 can also be referred to for each of the dense portions and the first groove portion d1 and their effects.
  • the first dense portion d1 is provided at the boundary between the first portion I and the second portion II and in the vicinity thereof. Other than this, it is the same as FIG. 2, and the description of FIG. 2 can be referred to.
  • the second portion II includes the separation portion iib, as in the case of FIGS. 3 to 6.
  • the separation portion iib includes at least a part of the second insulating material i2.
  • the description with respect to FIG. 3 can be referred to.
  • FIG. 12 is the same as FIG. 3 except that the first dense portion d1 is provided at the boundary between the separation portion iib and the first portion I and its vicinity thereof, and the description of FIG. 3 can be referred to.
  • the capacitor element 2 is provided with a first groove portion g1 at the boundary between the separation portion iib and the first portion I and in the vicinity thereof, and is provided so as to sandwich the first groove portion g1.
  • This is an example including d1 and a third dense portion d3.
  • These figures are the same as those in FIGS. 4 to 6 except that the positions of the dense portions and the first groove portion g1 are different, and the description of FIGS. 4 to 6 can be referred to.
  • the third dense portion d3 the description of the first dense portion d1 in FIGS. 4 to 6 can be referred to.
  • the first insulating material i1 is filled in the second groove portion g2 according to the case of FIG.
  • the description of FIG. 5 can be referred to.
  • the solid electrolyte layer 9 is partially filled in the first groove portion g1 according to the case of FIG.
  • the solid electrolyte layer 9 does not necessarily have to be filled in the first groove portion g1, and may be arranged in at least a part of the region of the first groove portion g1.
  • the explanation in FIG. 6 can be referred to for the effect of the solid electrolyte layer 9 arranged in the first groove portion g1.
  • both the first insulating material i1 and the solid electrolyte layer 9 may be arranged in the first groove portion g1.
  • the solid electrolyte layer 9 may be at least partially filled in the first groove portion g1 in a state where at least a part of the inner surface is covered with the first insulating material i1.
  • FIGS. 16 to 18 are sectional views schematically showing a capacitor element 2 included in the solid electrolytic capacitor according to the 15th to 17th embodiments, respectively.
  • the anode foil 6 includes the third dense portion d3 in the separation portion iib.
  • the second insulating material i2 is arranged on the surface of the separating portion iib, and the third dense portion d3 is provided in the region of the separating portion iib covered with the second insulating material i2.
  • FIGS. 3 to 5 are described except that the third dense portion d3 is provided in the region covered with the second insulating material i2 of the separation portion iib instead of the first dense portion d1. Can be referred to.
  • the description of the first dense portion d1 in FIGS. 3 to 5 can be referred to.
  • FIG. 16 is the same as FIG. 3 except that the third dense portion d3 is provided in the region covered with the second insulating material i2 of the separation portion iib instead of the first dense portion d1.
  • the explanation of 3 can be referred to.
  • the capacitor element 2 includes a third groove portion g3 adjacent to the second compact portion d3.
  • the third dense portion d3 and the third groove portion g3 are provided in the region of the separation portion iib covered with the second insulating material i2.
  • the description of FIGS. 4 and 5 can be referred to.
  • the third groove portion g3 the description of the first groove portion g1 in FIGS. 4 and 5 can be referred to.
  • the first insulating material i1 is filled in the third groove portion g3 according to the case of FIG.
  • the description of FIG. 5 can be referred to.
  • the third dense portion d3 is provided in the region covered with the second insulating material i2 of the separation portion iib, but the case is not limited to such a case.
  • a third dense portion d3 may be provided between the second insulating material i2 and the first portion I in the separation portion iib.
  • the second insulating material i2 may be arranged on the surface of the separation portion iib as in the case of FIGS. 16 to 18, and may be contained (for example, impregnated) in the porous portion of the separation portion iib. May be good.
  • the third groove portion g3 may be provided adjacent to the third dense portion d3.
  • the first insulating material i1 may cover at least a part of the region of the third groove portion g3.
  • FIGS. 2, 7, and 11 showing an embodiment having no separated portion, a case where a dense portion which is a non-roughened portion or a molten portion is formed has been shown. It is not limited to the case of preparing.
  • the first groove portion g1 may be provided, or at least one of the first insulating material i1 and the solid electrolyte layer 9 may be arranged in the first groove portion g1. good.
  • the second groove portion g2 may be provided, or the first insulating material i3 may be arranged in the second groove portion g2.
  • FIG. 11 as shown in FIGS. 13 to 15, the first groove portion g1 may be provided, or at least one of the first insulating material i1 and the solid electrolyte layer 9 may be arranged in the first groove portion g1. good.
  • the second groove portion g2 is provided at the end portion of the anode portion ia on the separation portion ib side, but the second groove portion g2 is the boundary between the anode portion ia and the separation portion iib. It may be provided in or near it. Also in these cases, the first insulating material i1 may be arranged in the second groove portion g2.
  • Each capacitor element includes an anode foil, a dielectric layer, and a cathode portion.
  • the cathode portion includes a solid electrolyte layer and a cathode extraction layer that covers the solid electrolyte layer.
  • the capacitor element may include at least one selected from the group consisting of the first insulating material, the second insulating material, and the third insulating material described above.
  • the anode foil can include a valve acting metal, an alloy containing a valve acting metal, a compound containing a valve acting metal, and the like. These materials can be used alone or in combination of two or more.
  • the valve acting metal for example, aluminum, tantalum, niobium, and titanium are preferably used.
  • the anode foil having a porous portion on the surface layer can be obtained, for example, by roughening the surface of a metal foil containing a valve acting metal.
  • the dielectric layer is an insulating layer that functions as a dielectric.
  • the dielectric layer is formed by anodizing the valve acting metal on the surface of the anode foil.
  • the dielectric layer may be formed so as to cover at least a part of the anode foil.
  • the dielectric layer is usually formed on the surface of the anode foil. Since the dielectric layer is formed on the surface of the porous portion of the anode foil, it is formed along the inner wall surface of holes and dents (also referred to as pits) on the surface of the anode foil.
  • the dielectric layer contains an oxide of the valve acting metal.
  • the dielectric layer when tantalum is used as the valve acting metal contains Ta 2 O 5
  • the dielectric layer when aluminum is used as the valve acting metal contains Al 2 O 3 .
  • the dielectric layer is not limited to this, and may be any one that functions as a dielectric.
  • an insulating resin (sometimes referred to as a first insulating resin) or the like is used.
  • a curable resin or a cured product (including a semi-cured product) of the composition thereof is preferable as the first insulating material.
  • the curable resin may be thermosetting or photocurable. Examples of the photocurable resin or a composition thereof include those that are cured by ultraviolet rays, visible light, or the like. From the viewpoint of making it easier to penetrate into the groove, it is preferable to use a photocurable (particularly, ultraviolet curable) resin or a composition thereof.
  • the curable resin composition may contain, in addition to the curable resin, at least one selected from the group consisting of, for example, a curing agent, a curing accelerator, a catalyst, and an additive.
  • the curable resin (sometimes referred to as the first curable resin) used as the first insulating material
  • examples of the curable resin (sometimes referred to as the first curable resin) used as the first insulating material include epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, thermosetting polyurethane resin, and thermosetting polyimide. However, it is not limited to these.
  • the first curable resin may be used alone or in combination of two or more.
  • the first curable resin may be a one-component curable type or a two-component curable type.
  • an insulating resin (sometimes referred to as a second insulating resin) or the like is used.
  • the second insulating material may contain one kind of the second insulating resin, or may contain two or more kinds.
  • the second insulating material arranged on the surface of the separation portion examples include, but are limited to, an insulating tape containing the second insulating resin (resist tape, etc.), a coating film containing the second insulating resin, and the like. is not it.
  • the second insulating resin contained in such a second insulating material may be a thermoplastic resin (or a thermoplastic resin composition), and may be a curable resin (may be referred to as a second curable resin). Alternatively, it may be a cured product (including a semi-cured product) of the composition.
  • the thermoplastic resin as the second insulating resin include polyolefins, polyesters, polyamides, and thermoplastic polyimides.
  • the second curable resin may be thermosetting or photocurable.
  • Examples of the photocurable resin or a composition thereof include those that are cured by ultraviolet rays, visible light, or the like.
  • Examples of the second curable resin or a composition thereof include epoxy resins, polyimides, photoresists and the like.
  • the composition of the second curable resin may contain, in addition to the second curable resin, at least one selected from the group consisting of, for example, a curing agent, a curing accelerator, a catalyst, and an additive.
  • the porous portion of the separation portion contains the second insulating material
  • examples of such a second insulating material include those described for the first insulating material.
  • a curable resin also referred to as a second curable resin
  • a composition thereof particularly a photocurable (particularly, ultraviolet curable) resin or a composition thereof is used. It is preferable to use it.
  • the description about the first curable resin can be referred to.
  • the second insulating material the same material as the first insulating material may be used, or a different material may be used.
  • an insulating resin also referred to as a third insulating resin
  • the third insulating material may be a thermoplastic resin, a curable resin (also referred to as a third curable resin), or a cured product (including a semi-cured product) of the composition thereof.
  • the third insulating material may contain one kind of the third insulating resin, or may contain two or more kinds.
  • thermoplastic resin as the third insulating resin examples include vinyl resin (for example, vinyl chloride, vinyl acetate, aromatic vinyl resin), polyolefin (for example, polyethylene and polypropylene), acrylic resin, polyamide, polycarbonate, and thermoplastic. At least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide can be mentioned.
  • aromatic vinyl resin examples include polystyrene and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin).
  • the description of the first curable resin can be referred to.
  • the same material as the first insulating material may be used, or a different material may be used.
  • the same material as the second insulating material may be used, or a different material may be used.
  • the cathode portion includes a solid electrolyte layer that covers at least a part of the dielectric layer and a cathode extraction layer that covers at least a part of the solid electrolyte layer.
  • the cathode portion is formed on the surface of at least a part of the first portion of the anode foil via a dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer and the cathode extraction layer will be described.
  • Solid electrolyte layer The solid electrolyte layer is formed on the surface of the first portion of the anode foil.
  • the solid electrolyte layer may be arranged in at least a part of the region of the first groove.
  • the solid electrolyte layer contains a conductive polymer.
  • the solid electrolyte layer may further contain at least one selected from the group consisting of dopants and other additives, if desired.
  • dopant include, but are not limited to, paratoluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and polystyrene sulfonic acid (PSS).
  • the conductive polymer for example, a ⁇ -conjugated polymer can be used.
  • the conductive polymer include polymers having polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyfuran, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, and polythiophene vinylene as basic skeletons.
  • the above polymers also include homopolymers, copolymers of two or more monomers, and derivatives thereof (such as substituents having substituents).
  • polythiophene includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and the like. However, these are merely specific examples, and the conductive polymer is not limited to these specific examples.
  • the solid electrolyte layer may be formed so as to cover at least a part of the dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer may be formed directly on the dielectric layer or may be formed via a conductive precoat layer.
  • the precoat layer is formed of, for example, a conductive material (conductive polymer, inorganic conductive material, etc.).
  • the conductive material constituting the precoat layer is not particularly limited, and for example, a known material can be used.
  • the cathode extraction layer may include at least a first layer that comes into contact with the solid electrolyte layer and covers at least a part of the solid electrolyte layer, and may include a first layer and a second layer that covers the first layer. good.
  • the first layer include a layer containing conductive particles, a metal foil, and the like.
  • the conductive particles include at least one selected from conductive carbon and metal powder.
  • the cathode drawer layer may be formed by a layer containing conductive carbon as the first layer (also referred to as a carbon layer) and a layer containing metal powder or a metal foil as the second layer. When a metal leaf is used as the first layer, the cathode drawer layer may be formed of this metal leaf.
  • Examples of the conductive carbon include graphite (artificial graphite, natural graphite, etc.).
  • the layer containing the metal powder as the second layer can be formed, for example, by laminating a composition containing the metal powder on the surface of the first layer.
  • a second layer include a metal paste layer formed by using a composition containing a metal powder such as silver particles and a resin (binder resin).
  • a resin binder resin
  • a thermoplastic resin can be used, but it is preferable to use a thermosetting resin such as an imide resin or an epoxy resin.
  • the type of metal is not particularly limited, but it is preferable to use a valve acting metal such as aluminum, tantalum, niobium, or an alloy containing a valve acting metal. If necessary, the surface of the metal foil may be roughened.
  • the surface of the metal foil may be provided with a chemical conversion film, or may be provided with a metal (dissimilar metal) or non-metal film different from the metal constituting the metal foil. Examples of the dissimilar metal and the non-metal include a metal such as titanium and a non-metal such as carbon (conductive carbon and the like).
  • the coating film of the above-mentioned dissimilar metal or non-metal may be used as the first layer, and the above-mentioned metal foil may be used as the second layer.
  • a separator When the metal foil is used for the cathode drawer layer, a separator may be arranged between the metal foil and the anode foil.
  • the separator is not particularly limited, and for example, a non-woven fabric containing fibers of cellulose, polyethylene terephthalate, vinylon, polyamide (for example, aromatic polyamide such as aliphatic polyamide and aramid) may be used.
  • the solid electrolytic capacitor may be a wound type and may be a chip type or a laminated type.
  • a solid electrolytic capacitor may include a laminate of two or more capacitor elements. The configuration of the capacitor element may be selected according to the type of the solid electrolytic capacitor.
  • one end of the cathode lead terminal is electrically connected to the cathode lead-out layer.
  • the cathode lead terminal is bonded to the cathode layer, for example, via a conductive adhesive applied to the cathode layer.
  • One end of the anode lead terminal is electrically connected to the anode foil.
  • the lead terminal used in the solid electrolytic capacitor can be used without particular limitation, and for example, one called a lead frame may be used. Examples of the material of each lead terminal include metal (copper and the like) or an alloy thereof.
  • the solid electrolytic capacitor includes, for example, a capacitor element and a resin outer body or a case for sealing the capacitor element.
  • the case include a combination of a container such as a bottomed case and a sealing body for sealing the opening of the container.
  • the material constituting each of the container and the encapsulant include a metal material and a resin material.
  • the resin exterior preferably contains a cured product of a curable resin composition, and may contain a thermoplastic resin or a composition containing the same.
  • the curable resin composition contains, for example, a curable resin and a filler.
  • a thermosetting resin is preferable.
  • the resin material constituting the case include a thermoplastic resin or a composition containing the same.
  • the metal material constituting the case include metals such as aluminum, copper, and iron, or alloys thereof (including stainless steel and brass).
  • the capacitor element is sealed with the other end of the anode lead terminal and the other end of the cathode lead terminal drawn out from the resin exterior or the case, respectively.
  • the other end of each terminal exposed from the resin exterior or the case is used for solder connection with a substrate (not shown) on which a solid electrolytic capacitor should be mounted.
  • a step of preparing a capacitor element for example, a step of preparing a capacitor element (first step), a step of electrically connecting a lead terminal to the capacitor element (second step), and a part of the capacitor element and the lead terminal are exteriorized. It can be manufactured by a manufacturing method including a step of covering with (third step). Hereinafter, each step will be described in more detail.
  • the first step includes (i) a step of forming an anode foil, (ii) a step of forming a dielectric layer, (iii) a step of forming a solid electrolyte layer, and (iv) a step of forming a cathode extraction layer. be able to.
  • the first step may include (v) a step of forming a dense portion on the anode foil, and (vi) a step of forming a groove portion adjacent to the dense portion.
  • Each of the step of forming the dense portion (v) and the step of forming the groove portion (vi) may be performed in the step (i) or may be performed in a separate step from the step (i).
  • the first step may further include a step (vii) of applying the first insulating material to at least a part of the groove portion. Further, the first step may further include a step (viii) of applying a second insulating material to the region between the anode portion and the first portion to provide a separation portion. The first step may further include a step (ix) of applying a third insulating material to the neck.
  • anode foil having a porous portion and a first portion which is a cathode forming portion and a second portion including at least an anode portion is formed.
  • the porous portion can be formed, for example, by roughening the surface of the metal foil containing the valve acting metal, and is provided on the surface layer of the anode foil.
  • An unroughened base material portion is formed inside the metal foil, and a porous portion is formed on the surface of the base material portion.
  • the roughening may be performed as long as irregularities can be formed on the surface layer of the metal foil, and may be performed, for example, by etching the surface of the metal foil (for example, electrolytic etching).
  • Step (v) may be performed as a sub-step of step (i) to form an anode foil having a dense portion in step (i). Further, when the groove portion adjacent to the dense portion is formed on the anode foil, the groove forming step (vi) may be performed as a sub-step of the step (i). Either step (v) or step (vi) may be performed first, or may be performed in parallel.
  • the dense part is formed on the surface layer of the anode foil.
  • the dense portion may be formed by roughening the surface using a mask, or may be formed by melting the porous portion.
  • the former method may be referred to as method A, and the latter method may be referred to as method B.
  • the dense portion can be formed together with the porous portion by, for example, placing a mask on a part of the surface of the metal foil to roughen the surface.
  • the roughened surface is suppressed, so that a dense portion is formed.
  • the groove portion adjacent to the dense portion is provided, for example, at least one selected from the group consisting of a part of the dense portion and the region adjacent to the dense portion of the porous portion is grooved to form the groove portion.
  • at least the surface layer of the metal foil may be grooved to form a groove, and the groove and its peripheral portion may be protected by a mask and roughened to form a dense portion around the groove. ..
  • Examples of the grooving include mechanical grooving using a blade and the like, and laser machining.
  • the peripheral portion of the groove of the anode foil may be heated and melted. By melting the constituent components of the anode foil, it is possible to form a new dense portion around the groove portion or further to further refine the structure of the already formed dense portion.
  • the dense portion is formed by, for example, roughening the surface of the metal foil to form a porous portion on the surface layer, and heating and melting a part of the surface layer (for example, the porous portion) of the metal foil. Can be formed. In addition to the surface layer, a part of the base material may be heated and melted.
  • the groove portion is formed in the porous portion by groove processing, and the periphery of the groove portion of the porous portion is melted to form the dense portion in the region adjacent to the groove portion.
  • the grooving include mechanical grooving using a blade and the like, and laser machining.
  • a porous portion is formed on the surface layer of the metal foil and a groove is formed on at least the surface layer (porous portion, etc.) by laser processing
  • the conditions of laser processing are adjusted so that when the groove is formed, the anode foil is formed.
  • the periphery of the groove portion can be melted to form a dense portion.
  • the formation of the groove portion and the formation of the dense portion can be performed in parallel by irradiating the laser beam.
  • the periphery of the groove is further heated and melted to form a new dense portion or to further refine the structure of the already formed groove. May be good.
  • a pulse laser For laser processing, for example, it is preferable to use a pulse laser.
  • a pulse laser By using a pulse laser, it becomes easy to form a grooved portion and a dense portion in parallel in a well-balanced manner.
  • the pulse energy may be, for example, 1 ⁇ J or more and 20 ⁇ J or less, 3 ⁇ J or more and 15 ⁇ J or less, or 5 ⁇ J or more and 10 ⁇ J or less.
  • the pulse energy is in such a range, it becomes easy to form the groove portion and the dense portion in parallel in a well-balanced manner.
  • a recess (excluding the third groove portion) may be formed in the region between the anode portion and the first portion of the anode foil, which corresponds to the separating portion.
  • a second insulating material is arranged on the surface of the formed recess in the step (vii) described later.
  • Such recesses can be formed, for example, by compressing or removing at least a portion of the porous portion in the region between the anode portion and the first portion of the anode foil. If necessary, compression and decompression may be combined. Compression can be performed by press working or the like. The porous portion can be removed by mechanical grooving, laser machining, or the like.
  • the recesses do not necessarily have to be formed in this step, but may be formed after this step and before the second insulating material is placed on the surface.
  • Step of forming a dielectric layer (ii) In this step, a dielectric layer is formed on the anode foil.
  • the dielectric layer is formed by anodizing the anode foil.
  • Anodization can be carried out by a known method, for example, chemical conversion treatment or the like.
  • the chemical conversion treatment can be performed, for example, by immersing the anode foil in the chemical conversion liquid and applying a voltage between the anode foil as the anode and the cathode immersed in the chemical conversion liquid.
  • the chemical conversion liquid for example, it is preferable to use an aqueous phosphoric acid solution or the like.
  • step (ii) may be performed in one step or in multiple steps.
  • step (vi) when the step (vi) is performed after the step (ii), it is preferable to perform the step (ii) again after the step (vi).
  • the step (ii) when the above-mentioned recess is formed after the step (ii), the step (ii) may be performed again after forming the recess, if necessary.
  • the step (ii) is performed before the steps (iii), the step (iv), and the steps (vii) to (ix).
  • Step of forming a dense portion (v) and step of forming a groove portion (vi) Each of the steps (v) and (vi) is prior to the step (iii) and the step (vii) to the step (ix). It may be performed after step (ii), or as a sub-step in step (i) as described above.
  • step (vi) may be performed if necessary.
  • a dense portion is formed by heating and melting a part of the surface layer (for example, the porous portion) of the anode foil.
  • Step of applying the first insulating material (vii) When the anode foil has a groove adjacent to the dense portion, the first insulating material is applied to at least a part of the groove. Step (vii) is usually performed after step (ii) and step (vi) and before step (iii).
  • the first insulating material may be applied so as to cover at least a part of the groove portion.
  • the groove may be impregnated or filled with the first insulating material.
  • the first insulating material may be applied to the peripheral portion of the first groove portion as well.
  • the first insulating material may be adhered to the surface of the portion around the groove portion, or may be impregnated into the porous portion around the groove portion.
  • the application of the first insulating material is carried out using at least one selected from the group consisting of known methods such as coating or dispensing methods using various coaters or dispensers, immersion and transfer (roller transfer, etc.). Will be.
  • the first insulating material is applied to the groove in a state of having fluidity.
  • the curable resin or the composition thereof may be applied.
  • a treatment liquid containing the first insulating material and the liquid medium specifically, a solution or a dispersion liquid (coating agent or the like)
  • the curable resin or the composition thereof applied to the groove may be cured in at least one of this step and the subsequent steps, if necessary.
  • Step of providing a separation part by adding a second insulating material (viii))
  • the second insulating material is applied to the region between the anode portion and the first portion, and at least a part of the separated portion provided with the second insulating material is provided.
  • Step (viii) is performed after step (ii) and before step (iii).
  • the second insulating material is applied in the region between the anode portion and the first portion, for example, by arranging the second insulating material on the surface of the anode foil or impregnating the porous portion.
  • a second insulating material may be arranged on the surface of the recess.
  • the second insulating material may be arranged by attaching an insulating tape (resist tape or the like) to the surface of the anode foil.
  • the second insulating material is a curable resin or a cured product of the composition
  • the second insulating material may be arranged by applying the curable resin or the composition to the surface of the anode foil. good.
  • a treatment liquid containing the second insulating material and a liquid medium specifically, a solution or a dispersion liquid (coating agent or the like) is applied to the surface of the anode foil and dried to dispose of the second insulating material. You may.
  • the porous portion in at least a part of the region between the anode portion and the first portion contains a second insulating material having fluidity (for example, a curable resin or a composition thereof, a second insulating material).
  • a second insulating material having fluidity for example, a curable resin or a composition thereof, a second insulating material.
  • the second insulating material may be arranged on the surface of the anode foil, and the porous portion may be impregnated with the second insulating material having fluidity.
  • the second insulating material arranged on the surface of the anode foil and the second insulating material impregnated in the porous portion may be the same or different. Either the arrangement of the second insulating material or the impregnation of the second insulating material may be performed first.
  • a curable resin or a composition thereof When a curable resin or a composition thereof is used as the second insulating material, it may be cured in at least one of this step and the subsequent steps, if necessary.
  • Step of forming a solid electrolyte layer (iii) In this step, a solid electrolyte layer is formed so as to cover at least a part of the dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer is formed by, for example, polymerizing the precursor on the dielectric layer using a treatment liquid containing the precursor of the conductive polymer.
  • the polymerization can be carried out by at least one of chemical polymerization and electrolytic polymerization.
  • a conductive precoat layer may be formed prior to electrolytic polymerization.
  • the precursor of the conductive polymer include at least one selected from the group consisting of monomers, oligomers and prepolymers.
  • the solid electrolyte layer may be formed by attaching a treatment liquid (for example, a dispersion liquid or a solution) containing a conductive polymer to the dielectric layer and then drying the layer.
  • a treatment liquid for example, a dispersion liquid or a solution
  • the dispersion medium include water, an organic solvent, or a mixture thereof.
  • the treatment liquid may further contain other components (such as at least one selected from the group consisting of dopants and additives).
  • the first groove can be polymerized in a state where the first groove is in contact with the treatment liquid containing the precursor of the conductive polymer, or the treatment liquid containing the conductive polymer is brought into contact with the first groove.
  • the solid electrolyte layer can be arranged in at least a part of the groove portion.
  • the cathode extraction layer is formed by forming at least the first layer on the solid electrolyte layer.
  • the cathode extraction layer may be formed by sequentially stacking the first layer and the second layer.
  • the cathode extraction layer is formed so as to cover at least a part of the solid electrolyte layer. In this way, the cathode portion including the solid electrolyte layer and the cathode extraction layer is formed.
  • the first layer (carbon layer) containing conductive carbon may be, for example, immersed in an anode foil having a dielectric layer in which a solid electrolyte layer is formed in a dispersion liquid containing conductive carbon, or may contain conductive carbon. It can be formed by applying the paste to the surface of the solid electrolyte layer.
  • the layer containing the metal powder as the second layer can be formed, for example, by laminating a paste-like composition containing the metal powder on the surface of the first layer.
  • a composition containing a metal powder such as silver particles and a resin (binder resin) is used.
  • the metal foil When a metal foil is used as the first layer, the metal foil is laminated on the solid electrolyte layer with a separator interposed between the anode foil and the metal foil, if necessary. If necessary, the surface of the metal foil may be roughened by etching or the like. A coating containing at least one selected from the group consisting of dissimilar metals and non-metals (such as conductive carbon) and at least one of chemical conversion coatings may be formed on the surface of the metal foil.
  • a film containing at least one selected from the group consisting of dissimilar metals and non-metals (such as conductive carbon) is formed on the surface of the solid electrolyte layer as the first layer, and a metal foil is formed on the surface of the first layer. It may be laminated as a layer.
  • Step of applying the third insulating material (ix) the third insulating material is applied to at least a part of the region extending from the portion on the cathode portion side of the second portion to the portion on the second portion side of the cathode portion.
  • a step or a recess (neck) is formed in such a region depending on the thickness of the cathode portion, so that at least a part of the neck is covered with the third insulating material by the step (ix).
  • the third insulating material is applied to at least a part of the region extending from the cathode portion side portion of the second portion to the second portion side portion of the cathode portion in a state of having fluidity.
  • the third insulating material covering at least a part of this region is a curable resin or a cured product of the composition thereof
  • the curable resin or the composition thereof is applied in a state of having fluidity.
  • a treatment liquid containing the second insulating material and the liquid medium specifically, a solution or a dispersion liquid (coating agent or the like) may be applied to at least a part of the above region to dry the liquid medium.
  • the third insulating material can be added, for example, by using the method described for the first insulating material. If necessary, the surface of the cathode portion is covered with the third insulating material by immersing the neck of the capacitor element obtained in step (iv) and the entire cathode portion in the third insulating material in a fluid state. You may. A part of the third insulating material may be impregnated in the cathode drawer layer, the solid electrolyte layer, the first portion of the anode foil, and the like in the neck portion and the cathode portion.
  • the step (ix) may be performed after the step (iv).
  • the step (ix) is performed before the third step.
  • the step (ix) may be performed before connecting the anode lead terminal to the anode portion in the second step, or may be performed after that.
  • a curable resin or a composition thereof When a curable resin or a composition thereof is used as the third insulating material, it may be cured in at least one of this step and the subsequent steps, if necessary.
  • the capacitor elements are laminated in the first step (in other words, before the second step) by laminating the capacitor elements after manufacturing each capacitor element. You may prepare your body.
  • the anode lead terminal and the cathode lead terminal are electrically connected to the capacitor element.
  • the connection of each lead terminal may be performed after the capacitor element is manufactured in the first step.
  • the connection of the cathode lead terminal to the capacitor element is performed after the capacitor element is manufactured, but the connection of the anode lead terminal to the anode foil may be performed at an appropriate stage in the process of manufacturing the capacitor element.
  • the anode lead terminal can be connected to the anode foil in the same manner as above.
  • the cathode lead terminal may be connected to a capacitor element in the same manner as described above, or one end of the cathode lead terminal may be connected to a laminate of a plurality of capacitor elements electrically connected to each other.
  • the capacitor element is sealed with the exterior body by covering a part of the capacitor element and the lead terminal with the exterior body. Sealing can be performed depending on the type of exterior body.
  • a part of the anode lead terminal and the cathode lead terminal connected to the capacitor element and the capacitor element is replaced with a raw material resin (for example, a curable resin composition, a thermoplastic resin or a composition thereof) of the resin exterior body. It can be sealed by covering it with an object) and molding it into a predetermined shape.
  • the resin exterior body can be formed by using molding techniques such as injection molding, insert molding, compression molding, and transfer molding. At this time, the portion on the other end side of each lead terminal drawn out from the capacitor element is sealed in an exposed state.
  • the condenser element is housed in the container and the other end of the lead terminal connected to the condenser element is used as the sealing body. It can be sealed by covering the opening of the container with a sealing body in a state of being pulled out from the formed through port.
  • Solid Electrolytic Capacitor E1 A solid electrolytic capacitor E1 having a laminated body in which seven capacitor elements 2 shown in FIG. 6 are laminated was produced in the following manner.
  • Capacitor Element 2 (a) Formation of Capacitor Element 2 An aluminum foil (thickness 100 ⁇ m) was prepared as a base material, and the surface of the aluminum foil was etched to obtain an anode foil 6 having a porous portion 6b. .. For each of the two main surfaces of the anode foil 6, the porous portion 6b is laser-machined in a part of the cathode forming portion under the following conditions to form the first groove portion g1 and adjacent to the first groove portion g1. In addition, a pair of first dense portions d1 provided so as to sandwich the first groove portion g1 were formed.
  • Laser Machining Machine PicoBlade, manufactured by LUMENTUM Pulse energy: 6 ⁇ J Pulse width: 10ps
  • the ratio of the total projected area of the dense portion in the thickness direction of the anode foil, which is obtained by the above-mentioned procedure, is 0.1%.
  • the thickness T of the porous portion, which is obtained by the above-mentioned procedure is 60 ⁇ m
  • the width (thickness) of the formed first dense portion is 5 ⁇ m
  • the depth of the first groove portion is 1. It was 0T
  • the width of the first groove was 30 ⁇ m.
  • (D) Formation of Solid Electrolyte Layer 9 The anode foil 6 on which the dielectric layer was formed was immersed in a liquid composition containing a conductive material to form a precoat layer. A polymerization solution containing pyrrole (a monomer of a conductive polymer), naphthalene sulfonic acid (a dopant), and water was prepared. The solid electrolyte layer 9 was formed by immersing the anode foil 6 on which the dielectric layer and the precoat layer were formed in the obtained polymerization liquid and performing electrolytic polymerization at an applied voltage of 3 V.
  • pyrrole a monomer of a conductive polymer
  • naphthalene sulfonic acid a dopant
  • the anode lead terminal 4, the cathode lead terminal 5, and the adhesive layer 14 are arranged on the capacitor element 2 obtained in (1).
  • the exterior body 3 was formed by sealing the laminated body in which seven such capacitor elements 2 were laminated with a resin, thereby completing the solid electrolytic capacitor E1.
  • Solid Electrolytic Capacitor C1 An aluminum foil (thickness 100 ⁇ m) was prepared as a base material, and the surface of the aluminum foil was etched to obtain an anode foil 6 having a porous portion 6b. A solid electrolytic capacitor C1 was produced in the same manner as in the case of the solid electrolytic capacitor E1 except that the obtained anode foil 6 was used.
  • FIG. 20 shows an SEM image of a cross section in a direction parallel to the length direction of the anode foil in a state where the solid electrolyte layer obtained in the above (d) is formed in the production of the solid electrolytic capacitor E1.
  • the solid electrolytic capacitor E1 can maintain a high capacitance of 85% or more of the initial value even after 1490 hours have passed (FIG. 19).
  • the anode foil 6 used for the solid electrolytic capacitor E1 as shown in FIG. 20, the anode foil 6 is formed with a first dense portion d1 and a first groove portion g1. Therefore, in the solid electrolytic capacitor E1, the intrusion of air into the capacitor element 2 is reduced by the first dense portion d1 and the first groove portion g1, and the deterioration of the solid electrolyte layer is reduced, so that the heat resistance of the solid electrolytic capacitor is reduced. Is considered to have improved.
  • the solid electrolytic capacitor according to the present disclosure can suppress deterioration of the solid electrolyte layer even when exposed to a high temperature, and can suppress a decrease in capacitance. It is also possible to suppress the increase in ESR and the increase in tan ⁇ . Therefore, it can be used for various purposes such as applications requiring low ESR and high capacitance of solid electrolytic capacitors, and applications exposed to heat. These uses are merely examples and are not limited thereto.
  • Solid electrolytic capacitor 2 Condenser element 3: Exterior body 4: Anode lead terminal 5: Cathode lead terminal, 6: Anode foil, 6a: Base material part, 6b: Porous part, 8: Cathode part, 9: Solid electrolyte layer, 10: Cathode extraction layer, 11: First layer (carbon layer), 12: Second layer (metal paste layer), 14: Adhesive layer, d1: First dense part, d2: Second dense part Part, d3: 3rd dense part, g1: 1st groove part, g2: 2nd groove part, g3: 3rd groove part, i1: 1st insulating material, i2: 2nd insulating material, i3: 3rd insulating material, I: 1st part, II: 2nd part, ia: anode part, iib: separation part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

表層に多孔質部を備えた陽極箔と、前記陽極箔の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層と、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部と、を備える。前記陰極部は、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備える。前記陽極箔は、前記固体電解質層が形成される陰極形成部である第1部分と、前記固体電解質層が形成されない第2部分と、を有し、前記第1部分および前記第2部分の少なくとも一方において、前記表層に、前記多孔質部よりも空隙率が小さい緻密部を備える。前記第2部分は、前記陽極箔の前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む固体電解コンデンサまたは固体電解コンデンサを用いることで、高温に晒された場合の静電容量の低下を抑制する固体電解コンデンサを提供する。

Description

固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法
 本開示は、固体電解コンデンサ素子、固体電解コンデンサ素子を備える固体電解コンデンサ、および固体電解コンデンサの製造方法に関する。
 固体電解コンデンサは、固体電解質層を備えるコンデンサ素子と、コンデンサ素子と電気的に接続された電極端子と、コンデンサ素子を封止する外装体とを備える。コンデンサ素子は、例えば、表層に多孔質部を備えた陽極箔と、陽極箔の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層とを備える。
 特許文献1は、金属芯線と、該金属芯線の両面を覆うエッチド層とから成る金属箔を母材として用いた表面実装薄型コンデンサであって、前記金属箔の両端部が陽極として使用され、前記金属箔の中央部分の表面上に陰極が形成され、前記表面実装薄型コンデンサは、前記陽極と前記陰極との境界に形成されたレジスト樹脂と、前記金属箔の中央部分にある前記エッチド層の内部および表面に導電性ポリマーの重合により形成された導電性ポリマー層とを備え、該導電性ポリマー層の表面上に前記陰極が形成された前記表面実装薄型コンデンサにおいて、前記レジスト樹脂が、前記陽極側の前記エッチド層と前記導電性ポリマー層との間を遮断するように形成されていることを特徴とする表面実装薄型コンデンサを提案している。
特開2005-216929号公報
 本開示の第1側面の固体電解コンデンサ素子は、表層に多孔質部を備えた陽極箔と、
 前記陽極箔の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層と、
 前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部と、を備え、
 前記陰極部は、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備え、
 前記陽極箔は、前記固体電解質層が形成される陰極形成部である第1部分と、前記固体電解質層が形成されない第2部分と、を有し、前記第1部分および前記第2部分の少なくとも一方において、前記表層に、前記多孔質部よりも空隙率が小さい緻密部を備え、
 前記第2部分は、前記陽極箔の前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む。
 本開示の他の側面の固体電解コンデンサは、上記の固体電解コンデンサ素子を少なくとも1つ備える。
 本開示のさらに他の側面の固体電解コンデンサ素子の製造方法は、(i)弁作用金属を含む金属箔の表面の一部にマスクを配置して、前記表面を粗面化することにより、表層に多孔質部を形成するとともに、マスクで保護された領域の前記表層に緻密部を形成して、前記多孔質部と、前記多孔質部より空隙率が小さい前記緻密部と、を備え、かつ陰極形成部である第1部分と、前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む第2部分とを有する陽極箔を形成する工程、 (ii)前記陽極箔の表面の少なくとも一部に誘電体層を形成する工程、 (iii)前記第1部分における前記誘電体層の少なくとも一部を固体電解質層で覆う工程、および (iv)前記固体電解質層の少なくとも一部を陰極引出層で覆って、前記固体電解質層と前記陰極引出層とを備える陰極部を形成する工程、を備える。
 本開示の別の側面の固体電解コンデンサ素子の製造方法は、(i)弁作用金属を含む金属箔の表面を粗面化することにより、表層に多孔質部を形成し、前記多孔質部を備えるとともに、陰極形成部である第1部分と、前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む第2部分とを有する陽極箔を形成する工程、 (ii)前記陽極箔の表面の少なくとも一部に誘電体層を形成する工程、 (v)前記陽極箔の前記表層の一部を溶融させることにより緻密部を形成する工程、 (iii)前記第1部分における前記誘電体層の少なくとも一部を固体電解質層で覆う工程、および (iv)前記固体電解質層の少なくとも一部を陰極引出層で覆って、前記固体電解質層と前記陰極引出層とを備える陰極部を形成する工程、を備える。
 本開示によれば、固体電解コンデンサが高温に晒された場合の静電容量の低下を抑制できる。
図1は、本開示の第1実施形態に係る固体電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 図2は、図1の固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図3は、本開示の第2実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図4は、本開示の第3実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図5は、本開示の第4実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図6は、本開示の第5実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図7は、本開示の第6実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図8は、本開示の第7実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図9は、本開示の第8実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図10は、本開示の第9実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図11は、本開示の第10実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図12は、本開示の第11実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図13は、本開示の第12実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図14は、本開示の第13実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図15は、本開示の第14実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図16は、本開示の第15実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図17は、本開示の第16実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図18は、本開示の第17実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれる固体電解コンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 図19は、耐熱試験における固体電解コンデンサE1およびC1の静電容量の経時変化を示すグラフである。 図20は、固体電解コンデンサE1の作製に用いた固体電解質層を形成した状態の陽極箔の断面における緻密部およびその周辺の部分の走査型顕微鏡写真である。
 固体電解コンデンサ素子の陽極箔は、表層に設けられた多孔質部を有する。多孔質部は、多くの空隙を含む。陽極箔の固体電解質層が形成されない陽極部は、電極端子と接続している。そのため、電極端子側から陽極箔の多孔質部の空隙を通じて空気がコンデンサ素子内に侵入することがある。
 実施形態の説明に先立って、従来技術における課題について簡単に以下に示す。
 固体電解コンデンサの内部に空気が侵入すると、空気中に含まれる水分または酸素の作用により、固体電解質層に含まれる導電性高分子が酸化劣化したり、ドーパントが分解したりして、固体電解質層が劣化し、導電性が低下することがある。固体電解質層の劣化は、固体電解コンデンサの静電容量の低下または等価直列抵抗(ESR)の増加など、固体電解コンデンサの性能の低下を招く。このような固体電解質層の劣化は特に高温環境下で顕著である。
 固体電解コンデンサは、用途によって、高温環境下で用いられることがある。また、固体電解コンデンサは、一般に、高温に晒されるリフロー工程を経て基板にはんだ接合される。そのため、高温環境下での固体電解質層の劣化が抑制され、優れた熱安定性を有する固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサが求められている。
 上記に鑑み、本開示の一側面に係る固体電解コンデンサ素子は、表層に多孔質部を備えるとともに、固体電解質層が形成される陰極形成部である第1部分、および固体電解質層が形成されない第2部分の少なくとも一方において、表層に、多孔質部よりも空隙率が小さい緻密部を備える陽極箔を備える。第2部分は、陽極箔の第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む。このような陽極箔において、緻密部は、多孔質部に比べて空気の透過性が低い。そのため、陽極箔の表層に緻密部を設けることで、陽極部側からの固体電解コンデンサ素子内部への空気の侵入が低減される。空気の侵入が低減されることで、固体電解コンデンサが高温に晒された後も、固体電解質層の劣化を低減する効果が高まる。よって、固体電解コンデンサが高温に晒された後の静電容量の低下を抑制することができる。これにより、固体電解コンデンサ素子の信頼性を高めることができる。また、固体電解質層の劣化が低減されることで、固体電解コンデンサが高温に晒された場合のESRおよび誘電正接(tanδ)の増加を低く抑えることもできる。
 なお、陽極箔は、基材部と、基材部の双方の主たる表面側にそれぞれ位置する表層の多孔質部とを含む。
 本明細書中、緻密部とは、固体電解コンデンサ素子を、その長さ方向に平行、かつ陽極箔の厚み方向に平行な方向に切断したときの断面の走査型顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)の画像の陽極箔の表層において、特定の範囲の色差を示す部分の比率が所定値よりも高い領域である。より具体的には、緻密部は、上記断面のSEM画像の陽極箔の表層において、所定面積(例えば、縦1μm×横1μm)の領域について、陽極箔の構成成分(具体的には、弁作用金属)を含む部分に相当する特定の範囲の色差を示す部分の面積比率(%)が50%以上である領域である。特定の範囲の色差とは、陽極箔の基材部で色差の分布がピークとなるときの色差をCとするとき、0.8C以上1.2C以下の範囲を言うものとする。色差Cは、上記断面のSEM画像において、陽極箔の断面を、輝度を基準に二色(具体的には白と黒)で識別し、色差を255段階で表したとき、陽極箔の基材部で色差の分布がピークとなるときの色差である。特定の範囲の色差を示す部分の比率が多くなるほど、空隙率が小さくなることを意味している。なお、空隙率は、上記の断面のSEM画像において、特定の範囲の色差を示す部分以外の部分(具体的には、表層における空隙、導電性高分子および絶縁材料などが占める部分)の面積比率(%)に相当すると言える。
 多孔質部は、一般に、陽極箔を構成する弁作用金属を含む金属箔を粗面化処理(例えば、エッチング処理)することにより形成される。多孔質部では、所定面積(縦1μm×横1μm)の領域について、上記と同様にして求められる特定の色差を示す部分の比率は50%未満である。緻密部としては、例えば、マスクなどを用いることで粗面化処理(エッチング処理など)から保護された非粗面化部(例えば、未エッチング部)、および多孔質部の溶融により形成される溶融部の少なくともいずれか一方が挙げられる。陽極箔において、粗面化処理により形成される多孔質部が圧縮されることで、圧縮部が形成されることがあるが、このような圧縮部は、緻密部とは区別される。換言すれば、緻密部は、非圧縮の部分であるとも言える。
 以下、必要に応じて図面を参照しながら、本開示の固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサ素子(以下、単にコンデンサ素子と称することがある)、ならびに固体電解コンデンサの製造方法についてより具体的に説明する。
[固体電解コンデンサ]
 固体電解コンデンサは、1つまたは2つ以上のコンデンサ素子を備える。固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子の少なくとも1つにおいて、陽極箔が上記のような緻密部を備えていればよい。固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子の個数の50%以上において、陽極箔が緻密部を備えていることが好ましく、75%以上において、陽極箔が緻密部を備えていることがより好ましく、全てのコンデンサ素子において、陽極箔が緻密部を備えていることがさらに好ましい。
 陽極部側からの空気の侵入をより効果的に低減する観点から、陽極箔は、第1部分の長さ方向の中央より第2部分側の領域に緻密部を備えることが好ましい。換言すると、緻密部は、第1部分の長さ方向における第2部分側の半分の領域、および第2部分から選択される領域に設けられていることが好ましい。緻密部は、一箇所に設けられていてもよく、二箇所以上に設けられていてもよい。また、緻密部は、陽極箔の表面の大部分を占める一対の主たる表面(換言すると、端面を除く表面)の少なくとも一方において表層に形成されている。
 陽極箔は、陽極端子と接続される側の端部(第2端部と称する場合がある)と、第2端部とは反対側の第1部分(つまり陰極形成部)側の端部(第1端部と称する場合がある)とを備える。陽極部は、第1端部とは反対側の端部(つまり、第2端部)を含むことになる。第1部分の長さ方向とは、陽極箔の第1端部の端面における中心と第2端部の端面における中心とを結ぶ直線に沿う方向であり、陽極箔の長さ方向と同じ意味で用いる。
 陰極部の有効面積を100%とするとき、緻密部の陽極箔の厚み方向への投影面積の合計の比率は、0.002%以上が好ましく、0.01%以上または0.1%以上であってもよい。緻密部の投影面積の合計比率がこのような範囲である場合、コンデンサ素子内部への空気の侵入をさらに低減し易いため、有利である。緻密部の投影面積の合計比率は、20%以下であってもよい。より高容量を確保する観点からは、第1緻密部の投影面積の合計比率は、10%以下であることが好ましく、5%以下または1%以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは、任意に組み合せることができる。
 陰極部の有効面積とは、陽極箔の一対の主たる表面の各表面に対して、当該表面側の固体電解質層を正投影したときの投影面積を求め、各表面についての固体電解質層の投影面積を合計したものを意味する。同様に、緻密部の投影面積の合計も、一対の主たる表面の各表面に対して当該表面側にある緻密部を正投影したときの投影面積の合計であり、2つ以上の緻密部が存在する場合には全ての緻密部の投影面積の合計である。
 陰極部の有効面積は、固体電解コンデンサを解体して、コンデンサ素子を取り出し、必要に応じてコンデンサ素子の表層を削り取って、固体電解質層を露出させた状態のコンデンサ素子について求められる。コンデンサ素子の陽極箔の一対の主たる表面のそれぞれについて、垂直な方向からデジタル画像を撮影し、陰極部とそれ以外の部分とを二値化処理により区分して、陰極部の部分の面積を算出し、各表面について合計することにより有効面積が求められる。
 緻密部は、第1部分および第2部分の少なくとも一方に設けられていればよい。陽極箔は、第1部分の第2部分側の端部近傍から第2部分の第1部分側の端部近傍に渡る領域(より具体的には、第1部分と第2部分との境界およびその近傍)に、少なくとも1つの緻密部を備えていてもよい。なお、第2部分において、陽極部と第1部分である陰極形成部との間には、分離部が設けられることがある。緻密部は、分離部に設けられていてもよい。また、第1部分の第2部分側の端部近傍から分離部の第1部分側の端部近傍に渡る領域(より具体的には、第1部分と分離部との境界およびその近傍)に、少なくとも1つの緻密部を備えていてもよい。
 本明細書では、第1部分に位置する緻密部および第2部分のうち陽極部に位置する緻密部を、便宜上、それぞれ、第1緻密部および第2緻密部と称することがある。分離部に位置する緻密部を、便宜上、第3緻密部と称することがある。1つの緻密部に着目したときに、この緻密部が第1部分および第2部分(または分離部)の境界およびその近傍に設けられている場合には、この緻密部を、便宜上、第1緻密部と称することがある。陽極箔は、第1緻密部、第2緻密部および第3緻密部の少なくとも1つを有していればよい。第1緻密部、第2緻密部、および第3緻密部のそれぞれは、一箇所に設けられていてもよく、二箇所以上に設けられていてもよい。
 各緻密部のサイズおよび個数のそれぞれは、緻密部の陽極箔の厚み方向への投影面積の合計の比率が上述の範囲となるように調節される。
 緻密部は、例えば、陽極箔の表面を垂直な方向から見たときに、陽極箔の長さ方向に平行な方向を横切るように(例えば、陽極箔の幅方向に沿って)設けられていてもよい。この場合、陽極部からの空気の侵入をより低減し易い。例えば、陽極箔の幅方向に沿って複数の緻密部が間隔をおいて設けられていてもよく、幅方向全体を横切るように連続する緻密部が設けられていてもよい。
 陽極箔は、緻密部に隣接する溝部を備えていてもよい。緻密部は、溝部に隣接する第1部分側(または第1端部側)の領域、および溝部に隣接する第2部分側(または第2端部側)の領域のいずれに設けられていてもよく、双方の領域に設けられていてもよい。また、緻密部は、溝部の底部にも設けられていてもよい。底部に設けられた緻密部は、基材部と一体化されている場合もあり、基材部と区別可能な場合もある。陽極箔は、第1部分と第2部分との境界およびその近傍に位置する溝部を備えていてもよい。このような溝部は、第1緻密部および第2緻密部の少なくとも一方に隣接していてもよく、第1緻密部および第3緻密部の少なくとも一方に隣接していてもよい。溝部が形成されている部分では多孔質部に比較して空気の通路が少なくなるため、陽極箔がこのような溝部を有する場合、コンデンサ素子内部への空気の侵入をさらに低減することができる。本明細書中、第1部分に位置する溝部を第1溝部と称し、陽極部に位置する溝部を第2溝部と称し、分離部に位置する溝部を第3溝部と称することがある。また、第1部分と第2部分との境界およびその近傍に位置する溝部を、便宜上、第1溝部と称することがある。陽極部と分離部との境界およびその近傍に位置する溝部を、便宜上、第2溝部と称することがある。
 溝部は、陽極箔の表層(つまり、多孔質部)の厚み全体に設けられていてもよく、表層の表面側の一部に設けられていてもよく、基材部に食い込んだ状態で設けられていてもよい。溝部が表層の表面側の一部に設けられている場合、溝部と基材部との間には、多孔質部が存在していてもよいが、コンデンサ素子内部への空気の侵入をより低減する観点からは、溝部と基材部との間の多孔質部の厚みは小さいことが好ましい。例えば、多孔質部の厚みをTとするとき、溝部の深さは、0.95T以上が好ましく、0.98T以上としてもよい。溝部の深さは、例えば、1.5T以下であり、1.2T以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。空気の侵入を低減する効果がさらに高まる観点から、溝部と基材部との間には多孔質部が存在しないことが好ましい。なお、多孔質部の厚みTとは、第1部分の緻密部および溝部が形成されていない領域において、複数箇所(例えば、5箇所)について計測される多孔質部の厚みの平均値である。溝部の深さとは、溝部を横切るようなコンデンサ素子の断面のSEM画像において求められる溝部の最大深さである。
 溝部の幅は、溝部1つにつき、例えば、1μm以上3mm以下であり、1μm以上1.5mm以下であってもよく、1μm以上100μm以下であってもよく、1μm以上50μm以下または1μm以上30μm以下であってもよい。溝部の幅がこのような範囲である場合、陽極部側からの空気の侵入をさらに低減することができるとともに、ある程度の強度を確保し易い。なお、溝部の幅とは、溝部を横切るようなコンデンサ素子の断面のSEM画像において計測される溝部の開口の幅である。例えば、溝部の幅は、陽極体の長さ方向に平行で幅方向に垂直な断面の画像を用いて計測できる。
 溝部の形状は特に制限されない。溝部は、スリット状であってもよく、窪みであってもよい。溝部の断面形状も特に限定されず、V字状、U字状などであってもよい。
 陽極箔において、溝部の少なくとも一部の領域を絶縁材料(以下、第1絶縁材料と称する場合がある。)が覆っていてもよい。この場合、陽極部側から空気が侵入しても、第1絶縁材料により空気が通過し難くなるため、コンデンサ素子内部への空気の侵入がさらに低減される。また、第1絶縁材料により、溝部が補強されるため、溝部に加わる応力を緩和することができる。第1絶縁材料は、溝部の少なくとも一部の領域を覆っていればよく、溝部の内側の表面の少なくとも一部に第1絶縁材料が配置されていてもよく、第1絶縁材料が溝部内に少なくとも部分的に充填されていてもよい。また、溝部の周辺に多孔質部が存在する場合には、第1絶縁材料は溝部の周辺の多孔質部に含まれていて(例えば、含浸されていて)もよい。
 第1溝部では、少なくとも一部の領域に固体電解質層が配置されていてもよい。また、第1部分の近傍に位置する第2溝部または第3溝部では、少なくとも一部の領域に固体電解質層が配置されていてもよい。これらの場合、陽極部側から空気が侵入しても、固体電解質層により空気が通過し難くなるため、コンデンサ素子内部への空気の侵入がさらに低減される。また、固体電解質層により、溝部が補強されるため、溝部に加わる応力を緩和することができる。固体電解質層は、溝部の少なくとも一部の領域を覆っていればよく、溝部の内側の表面の少なくとも一部に固体電解質層が配置されていてもよく、固体電解質層が溝部内に少なくとも部分的に充填されて(または侵入して)いてもよい。例えば、コンデンサ素子の固体電解質層を形成する際に、溝部内に固体電解質層の構成成分が侵入することで、溝部に固体電解質層が配置される。
 第1溝部および第1部分の近傍に位置する第3溝部の各溝部では、溝部の少なくとも一部の領域を第1絶縁材料が覆い、かつ溝部の少なくとも一部の領域に固体電解質層が配置されていてもよい。例えば、溝部の少なくとも一部の領域を第1絶縁材料で覆った後に、コンデンサ素子の固体電解質層を形成する際に、溝部に固体電解質層が侵入することで、溝部内に固体電解質層が配置される。
 陽極箔が陽極部と第1部分との間に分離部を備える場合、コンデンサ素子は、通常、分離部の少なくとも一部に絶縁材料(以下、第2絶縁材料と称することがある。)を備えている。コンデンサ素子が分離部に第2絶縁材料を備えることで、陽極部と陰極部との間の絶縁性を担保し易くなる。第2絶縁材料は、分離部の表面に配置されていてもよく、分離部の多孔質部に含まれていてもよく、これらの双方であってもよい。第2絶縁材料が、分離部の表面に配置されている場合、この第2絶縁材料により、固体電解質層を形成する場合の導電性高分子の第2部分側への這い上がりが抑制され、陽極部と陰極部との接触が規制される。
 なお、分離部は、陽極箔において、第2絶縁材料の第2端部側の端部から第1部分の第2端部側の端部までの間の領域である。
 分離部は、第1部分の陽極箔の厚みよりも、厚みが小さくなっている凹部(ただし、第3溝部を除く)を備えていてもよい。凹部は、多孔質部を圧縮したり、多孔質部の一部を除去したりすることにより形成される。凹部の部分では、多孔質部に比較して空気の通路が少なくなるため、凹部を設けることで、陽極部側からの空気の侵入をさらに低減することができる。圧縮により形成される凹部では、凹部と基材部との間に圧縮された多孔質部(圧縮部とも称する)が存在する。除去により形成される凹部では、凹部と基材との間には、多孔質部が存在してもよいが、空気が通過し難くなるように、多孔質部が存在しないことが好ましい。
 なお、凹部は、分離部において、第3緻密部に隣接して存在する第3溝部を除く部分で、かつ、第1部分の陽極箔の厚みよりも陽極箔の厚みが小さくなっている部分である。第1部分の陽極箔の厚みとは、第1部分の緻密部および溝部が形成されていない領域において、複数箇所(例えば、5箇所)について計測される陽極箔の厚みの平均値である。
 第2絶縁材料は、凹部の表面に配置されていてもよい。凹部に第2絶縁材料を配置することで、空気の侵入をさらに低減することができる。また、陽極部と陰極部との絶縁をより担保し易くなるとともに、凹部に加わる応力を第2絶縁材料により緩和することができ
る。
 分離部において、第3緻密部は、第2絶縁材料と第1部分との間に設けられていてもよく、表面に配置された第2絶縁材料で覆われている領域に設けられていてもよく、これらの双方であってもよい。第2絶縁材料で覆われている領域に第3緻密部が設けられている場合、第2絶縁材料と基材部との間に圧縮部または多孔質部が存在し、この圧縮部または多孔質部の一部に、第3緻密部が形成されている。これらのどの位置に第3緻密部が設けられている場合にも、上述のように第3緻密部に隣接する第3溝部が形成されていてもよい。
 コンデンサ素子の陰極部は、複数の層を有することで、ある程度の厚みを有するため、第2部分の陰極部(または第1部分)側の部分と陰極部との間には、段差または凹部(以下、ネックと称する場合がある)が形成される。そのため、第2部分の陰極部(または第1部分)側の部分から陰極部の第2部分側の部分に渡る領域の少なくとも一部を、絶縁材料(以下、第3絶縁材料と称する場合がある。)で覆ってもよい。陽極箔が分離部を有する場合には、分離部の陰極部(または第1部分)側の部分から陰極部の第2部分側の部分に渡る領域の少なくとも一部を第3絶縁材料で覆ってもよい。ネックの少なくとも一部が第3絶縁材料で覆われることで、ネックからコンデンサ素子内部への空気の侵入を低減することができる。また、ネックに加わる応力を緩和することもできる。また、陰極部の第2部分側の端部において、固体電解質層が陰極引出層で覆われていない部分が存在する場合がある。このような場合には、第3絶縁材料は、陰極引出層に覆われていない固体電解質層の表面の少なくとも一部を覆っていてもよい。
 なお、第3絶縁材料は、ネック部分に加え、ネック以外の部分(例えば、ネック以外の陰極部の表面(例えば、陰極部の表面全体))を覆っていてもよい。ネック部分および陰極部において、第3絶縁材料の一部が、陰極引出層、固体電解質層、陽極箔の第1部分などに含浸された状態であってもよい。
 以下、図面を参照しながら、具体的な実施形態について説明するが、本開示の固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサは、これらの実施形態に限定されるものではない。
 図1は、本開示の第1実施形態に係る固体電解コンデンサの構造を概略的に示す断面図である。図2は、図1の固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子2を概略的に示す拡大断面図である。
 固体電解コンデンサ1は、コンデンサ素子2と、コンデンサ素子2を封止する外装体3と、外装体3の外部にそれぞれ少なくともその一部が露出する陽極リード端子4および陰極リード端子5と、を備えている。外装体3は、ほぼ直方体の外形を有しており、固体電解コンデンサ1もほぼ直方体の外形を有している。
 コンデンサ素子2は、陽極箔6と、陽極箔6の表面を覆う誘電体層(図示せず)と、誘電体層を覆う陰極部8とを備える。誘電体層は、陽極箔6の表面の少なくとも一部に形成されていればよい。
 陰極部8は、固体電解質層9と、陰極引出層10とを備える。固体電解質層9は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されている。陰極引出層10は、固体電解質層9の少なくとも一部を覆うように形成されている。陰極引出層10は、カーボン層である第1層11および金属ペースト層である第2層12を有する。陰極リード端子5は、導電性接着剤により形成される接着層14を介して、陰極部8と電気的に接続されている。
 陽極箔6は、基材部6aと、基材部6aの表面に形成された多孔質部6bとを備えている。陽極箔6は、固体電解質層9(または陰極部8)が形成される陰極形成部である第1部分Iと、第1部分I以外の第2部分IIとを備える。第2部分IIは、少なくとも陽極部iiaを含む。陽極箔6の陽極部iiaには、陽極リード端子4が溶接により電気的に接続されている。陽極箔6は、陽極リード端子4と接続される側の第2端部IIeと、第2端部IIeとは反対側の第1端部Ieとを有する。
 陽極箔6は、第1部分Iに位置する第1緻密部d1を含んでいる。図示例では、第1緻密部d1は、一部が基材部6aと一体化した状態で、陽極箔6の厚み方向全体に設けられている。図示例では、第1緻密部d1は、非粗面化部または多孔質部6bの溶融により形成される溶融部である。陽極箔がこのような第1緻密部d1を備えることで、陽極部iia側からコンデンサ素子2内への空気の侵入を低減することができる。
 コンデンサ素子2の陰極部8は、ある程度の厚みを有するため、陰極部8(または第1部分I)と第2部分IIとの境界近傍には段差(ネック)が形成される。そのため、第2部分IIの陰極部8側の部分から陰極部8の第2部分II側の部分に渡る領域の少なくとも一部を、第3絶縁材料i3で覆ってもよい。これにより、第3絶縁材料i3で段差(ネック)の少なくとも一部が覆われることになるため、この部分からの空気の侵入を低減することができるとともに、ネックに加わる応力を緩和することができる。
 外装体3は、コンデンサ素子2およびリード端子4,5の一部を覆うものである。外装体3内への空気の侵入を抑制する観点からは、コンデンサ素子2およびリード端子4,5の一部が外装体3で封止されていることが望ましい。図1には、外装体3が樹脂外装体である場合を示したが、この場合に限らず、外装体3は、コンデンサ素子2を収容可能なケースなどであってもよい。樹脂外装体は、コンデンサ素子2およびリード端子4,5の一部を樹脂材料で封止することにより形成される。
 リード端子4,5の一端部は、コンデンサ素子2に電気的に接続され、他端部は外装体3の外部に引き出される。固体電解コンデンサ1において、リード端子4,5の一端部側は、コンデンサ素子2とともに外装体3により覆われている。
 図3~図6は、それぞれ、第2~第5実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子2を概略的に示す断面図である。上記図2、および図3~図6は、陽極箔6が第1部分Iに第1緻密部d1を備える場合の例を示している。
 図3~図6では、第2部分IIは、陽極部iiaと分離部iibとを備える。分離部iibの表面には、第2絶縁材料i2が配置されているが、この場合に限らず、分離部iibは、少なくとも一部に第2絶縁材料i2を備えていればよい。例えば、分離部iibの表面に絶縁テープなどの第2絶縁材料i2が配置されていてもよく、分離部iibの表面に第2絶縁材料i2の被膜が形成されていてもよい。また、分離部iibの多孔質部6bに第2絶縁材料i2が含まれて(例えば、含浸されて)いてもよい。コンデンサ素子2は、分離部iibの表面に配置された第2絶縁材料i2と、分離部iibに含まれる第2絶縁材料i2との双方を備えていてもよい。このように第2絶縁材料iibを備える分離部iibを、陽極部iiaと陰極形成部である第1部分Iとの間に設けることで、陽極部iiaと陰極部8との間の絶縁性をさらに担保し易くなる。
 図3では、第2部分IIが分離部iibを含んでおり、第2絶縁材料i2の第1部分I側の部分と陰極部8との間に形成された凹部(ネック)を覆うように第3絶縁材料i3が配置されている。第3絶縁材料i3は、分離部iibの第1部分I側の部分から陰極部8の第2部分II側の部分に渡る領域の少なくとも一部を覆っている。これら以外は、図2と同じであり、図1および図2についての説明を参照できる。
 図4~図6は、コンデンサ素子2が、第1緻密部d1に隣接する第1溝部g1を備える例である。図4~図6は、第1緻密部d1および第1溝部g1の構造以外については、図3と同じであり、図3の説明を参照できる。図4~図6では、コンデンサ素子2は、第1溝部g1と、第1溝部g1に隣接する第2部分側の領域および第2部分側とは反対側(換言すると、第1端部Ie側)の領域の双方に設けられた第1緻密部d1とを備える。しかし、この場合に限定されず、第1緻密部d1は、いずれか一方の領域に設けられていてもよい。
 図4では、コンデンサ素子2は、第1部分Iに位置する第1緻密部d1と第1緻密部d1に隣接する第1溝部g1とを備えている。第1緻密部d1は、第1溝部g1に隣接する第2部分II側の領域および第1端部Ie側の領域の双方に設けられている。
 図5では、第1溝部g1に第1絶縁材料i1が充填されている以外は、図4と同じであり、図4の説明を参照できる。第1絶縁材料i1は、必ずしも第1溝部g1に充填されている必要はなく、第1溝部g1の少なくとも一部の領域を覆っていればよい。第1溝部g1の少なくとも一部の領域を第1絶縁材料i1が覆うことで、陽極部iia側からコンデンサ素子2内部への空気の侵入をさらに低減することができるとともに、第1溝部g1に加わる応力を緩和することができる。
 図6では、第1溝部g1に固体電解質層9が充填されている以外は、図4と同じであり、図4の説明を参照できる。固体電解質層9は、必ずしも第1溝部g1に充填されている必要はなく、第1溝部g1の少なくとも一部の領域に配置されていればよい。第1溝部g1の少なくとも一部の領域に固体電解質層9が配置されることで、陽極部iia側からコンデンサ素子2内部への空気の侵入をさらに低減することができるとともに、第1溝部g1に加わる応力を緩和することができる。
 また、図示しないが、第1溝部g1に、第1絶縁材料i1および固体電解質層9の双方が配置されていてもよい。例えば、内表面の少なくとも一部が第1絶縁材料i1で覆われた状態の第1溝部g1に、固体電解質層9が少なくとも部分的に充填されていてもよい。
 図4~図6に示すような第1緻密部d1および第1溝部g1は、上述のような方法で形成することができるが、表層に多孔質部6bを備える陽極箔6を用いて、レーザー加工することにより形成すると、第1緻密部d1と第1溝部g1とが並行して形成されるため、プロセス上有利である。
 図7~図10は、それぞれ、第6~第9実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子2を概略的に示す断面図である。これらの図は、陽極箔6が、陽極部iiaに第2緻密部d2を備える場合の例を示している。これらの図では、第1緻密部d1の代わりに、陽極部iiaに第2緻密部d2が設けられている以外は、図2~図5の説明を参照できる。第2緻密部d2およびその効果についても、図2~図5における第1緻密部d1の説明を参照できる。
 図7では、第1緻密部d1の代わりに、陽極部iiaに第2緻密部d2が設けられている以外は、図2と同じであり、図2の説明を参照できる。
 図8~図10では、第2部分IIは、図3~図5の場合と同様に、第2部分IIが分離部iibを備えている。分離部iibは、図3~図5の場合と同様に、少なくとも一部に第2絶縁材料i2を備える。分離部iibおよび第2絶縁材料i2については、図3についての説明を参照できる。
 図8では、第1緻密部d1の代わりに、陽極部iiaに第2緻密部d2が設けられている以外は、図3と同じであり、図3の説明を参照できる。
 図9および図10は、コンデンサ素子2が、第2緻密部d2に隣接する第2溝部g2を備える例である。これらの図では、第1緻密部d1および第1溝部g1の代わりに、陽極部iiaに第2緻密部d2および第2溝部g2が設けられている以外は、図4および図5のそれぞれと同じであり、図4および図5の説明を参照できる。第2溝部g2についても、図4および図5の第1溝部g1の説明を参照できる。
 図10では、図5の場合に準じて、第1絶縁材料i1が第2溝部g2に充填されている。第1絶縁材料i1およびその効果については、図5の説明を参照できる。
 図11~図15は、それぞれ、第10~第14実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子2を概略的に示す断面図である。これらの図は、陽極箔6が第1部分Iと第2部分IIとの境界近傍に緻密部を備える場合の例を示している。これらの図では、緻密部は、第1部分Iに位置する第1緻密部d1と第2部分IIに位置する第2緻密部d2(または分離部iibに位置する第3緻密部d3)とを備えている。陽極箔6が溝部を有する場合には、溝部は、第1部分と第2部分IIとの境界およびその近傍に設けられており、このような溝部も第1溝部g1と称する。これらの図では、各緻密部および第1溝部d1の位置が異なる以外は、図2~図6の説明を参照できる。各緻密部および第1溝部d1、ならびにこれらの効果についても、図2~図6の説明を参照できる。
 図11では、第1緻密部d1が、第1部分Iと第2部分IIとの境界およびその近傍に設けられている。これ以外は、図2と同じであり、図2の説明を参照できる。
 図12~図15では、第2部分IIは、図3~図6の場合と同様に、第2部分IIが分離部iibを備えている。分離部iibは、図3~図6の場合と同様に、少なくとも一部に第2絶縁材料i2を備える。分離部iibおよび第2絶縁材料i2については、図3についての説明を参照できる。
 図12では、分離部iibと第1部分Iとの境界およびその近傍に第1緻密部d1が設けられている以外は、図3と同じであり、図3の説明を参照できる。
 図13~図15は、コンデンサ素子2が、分離部iibと第1部分Iとの境界およびその近傍に第1溝部g1を備えるとともに、第1溝部g1を挟むように設けられた第1緻密部d1および第3緻密部d3を備える例である。これらの図では、各緻密部および第1溝部g1の位置が異なる以外は、図4~図6のそれぞれと同じであり、図4~図6の説明を参照できる。第3緻密部d3についても、図4~図6の第1緻密部d1の説明を参照できる。
 図14では、図5の場合に準じて、第1絶縁材料i1が第2溝部g2に充填されている。第1絶縁材料i1およびその効果については、図5の説明を参照できる。
 図15では、図6の場合に準じて、固体電解質層9が第1溝部g1に部分的に充填されている。固体電解質層9は、必ずしも第1溝部g1に充填されている必要はなく、第1溝部g1の少なくとも一部の領域に配置されていればよい。第1溝部g1に配置された固体電解質層9の効果については、図6における説明を参照できる。
 また、図示しないが、第1溝部g1に、第1絶縁材料i1および固体電解質層9の双方が配置されていてもよい。例えば、内表面の少なくとも一部が第1絶縁材料i1で覆われた状態の第1溝部g1に、固体電解質層9が少なくとも部分的に充填されていてもよい。
 図16~図18は、それぞれ、第15~第17実施形態に係る固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子2を概略的に示す断面図である。これらの図は、陽極箔6が、分離部iibに第3緻密部d3を備える場合の例を示している。これらの図では、分離部iibの表面に第2絶縁材料i2が配置されており、分離部iibの第2絶縁材料i2で覆われている領域に第3緻密部d3が設けられている。これらの図では、第1緻密部d1の代わりに、分離部iibの第2絶縁材料i2で覆われている領域に第3緻密部d3が設けられている以外は、図3~図5の説明を参照できる。第3緻密部d3およびその効果についても、図3~図5における第1緻密部d1の説明を参照できる。
 図16では、第1緻密部d1の代わりに、分離部iibの第2絶縁材料i2で覆われている領域に第3緻密部d3が設けられている以外は、図3と同じであり、図3の説明を参照できる。
 図17および図18は、コンデンサ素子2が、第2緻密部d3に隣接する第3溝部g3を備える例である。これらの図では、第1緻密部d1および第1溝部g1の代わりに、分離部iibの第2絶縁材料i2で覆われている領域に第3緻密部d3および第3溝部g3が設けられている以外は、図4および図5のそれぞれと同じであり、図4および図5の説明を参照できる。第3溝部g3についても、図4および図5の第1溝部g1の説明を参照できる。
 図18では、図5の場合に準じて、第1絶縁材料i1が第3溝部g3に充填されている。第1絶縁材料i1およびその効果については、図5の説明を参照できる。
 図16~図18では、第3緻密部d3が分離部iibの第2絶縁材料i2で覆われている領域に設けられている場合の例を示したが、このような場合に限定されない。例えば、図示しないが、分離部iibにおいて、第2絶縁材料i2と第1部分Iとの間に、第3緻密部d3が設けられていてもよい。第2絶縁材料i2は、図16~図18の場合のように、分離部iibの表面に配置されていてもよく、分離部iibの多孔質部に含まれて(例えば、含浸されて)いてもよい。この場合にも、第3溝部g3が第3緻密部d3に隣接して設けられていてもよい。第3溝部g3の少なくとも一部の領域を第1絶縁材料i1が覆っていてもよい。
 なお、分離部を有さない実施形態を示す図2、図7および図11では、非粗面化部または溶融部である緻密部が形成される場合を示したが、このような緻密部を備える場合に限定されない。例えば、図2において、図4~図6に示されるように、第1溝部g1を設けてもよく、第1溝部g1に第1絶縁材料i1および固体電解質層9の少なくとも一方を配置してもよい。同様に、図7において、図9および図10に示されるように、第2溝部g2を設けてもよく、第2溝部g2に第1絶縁材料i3を配置してもよい。また、図11において、図13~図15に示されるように、第1溝部g1を設けてもよく、第1溝部g1に第1絶縁材料i1および固体電解質層9の少なくとも一方を配置してもよい。
 図8~図10では、第2溝部g2が陽極部iiaの分離部iib側の端部に設けられている場合を示したが、第2溝部g2を、陽極部iiaと分離部iibとの境界およびその近傍に設けてもよい。これらの場合にも、第2溝部g2に第1絶縁材料i1を配置してもよい。
 以下に、固体電解コンデンサの構成についてより詳細に説明する。これらの説明は、上述の特定の実施形態を含めて、本開示の固体電解コンデンサに共通する内容であり、上述の特定の実施形態のみを限定するものではない。
(コンデンサ素子)
 コンデンサ素子は、それぞれ、陽極箔と、誘電体層と、陰極部とを備える。陰極部は、固体電解質層と、固体電解質層を覆う陰極引出層とを備えている。コンデンサ素子は、上述の第1絶縁材料、第2絶縁材料、および第3絶縁材料からなる群より選択される少なくとも1つを備えていてもよい。
 (陽極箔)
 陽極箔は、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、および弁作用金属を含む化合物などを含むことができる。これらの材料は一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンが好ましく使用される。表層に多孔質部を備える陽極箔は、例えば、弁作用金属を含む金属箔の表面を粗面化することで得られる。
 (誘電体層)
 誘電体層は、誘電体として機能する絶縁性の層である。誘電体層は、陽極箔の表面の弁作用金属を、陽極酸化することで形成される。誘電体層は、陽極箔の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。誘電体層は、通常、陽極箔の表面に形成される。誘電体層は、陽極箔の多孔質部の表面に形成されるため、陽極箔の表面の孔や窪み(ピットとも称する)の内壁面に沿って形成される。
 誘電体層は弁作用金属の酸化物を含む。例えば、弁作用金属としてタンタルを用いた場合の誘電体層はTa25を含み、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合の誘電体層はAl23を含む。尚、誘電体層はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。
 (絶縁材料)
 (第1絶縁材料)
 第1絶縁材料としては、絶縁性樹脂(第1絶縁性樹脂と称する場合がある。)などが利用される。溝部への高い侵入性を確保し易い観点から、第1絶縁材料としては、硬化性樹脂またはその組成物の硬化物(半硬化物も含む)が好ましい。硬化性樹脂は、熱硬化性または光硬化性であってもよい。光硬化性樹脂またはその組成物としては、例えば、紫外線または可視光などにより硬化するものが挙げられる。溝部内に、より侵入させ易い観点からは、光硬化性(特に、紫外線硬化性)の樹脂またはその組成物を用いることが好ましい。硬化性樹脂組成物は、硬化性樹脂に加えて、例えば、硬化剤、硬化促進剤、触媒、および添加剤からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。
 第1絶縁材料として用いられる硬化性樹脂(第1硬化性樹脂と称する場合がある。)としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。第1硬化性樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。第1硬化性樹脂は、一液硬化型であっても、二液硬化型であってもよい。
 (第2絶縁材料)
 第2絶縁材料としては、絶縁性樹脂(第2絶縁性樹脂と称する場合がある。)などが利用される。第2絶縁材料は、第2絶縁性樹脂を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
 分離部の表面に配置される第2絶縁材料としては、第2絶縁性樹脂を含む絶縁テープ(レジストテープなど)、第2絶縁性樹脂を含む被膜などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような第2絶縁材料に含まれる第2絶縁性樹脂は、熱可塑性樹脂(または熱可塑性樹脂組成物)であってもよく、硬化性樹脂(第2硬化性樹脂と称する場合がある。)またはその組成物の硬化物(半硬化物も含む)であってもよい。第2絶縁性樹脂としての熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリイミドなどが挙げられる。第2硬化性樹脂は、熱硬化性または光硬化性であってもよい。光硬化性樹脂またはその組成物としては、例えば、紫外線または可視光などにより硬化するものが挙げられる。第2硬化性樹脂またはその組成物としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、フォトレジストなどが挙げられる。第2硬化性樹脂の組成物は、第2硬化性樹脂に加えて、例えば、硬化剤、硬化促進剤、触媒、および添加剤からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。
 分離部の多孔質部が第2絶縁材料を含む場合、このような第2絶縁材料としては、例えば、第1絶縁材料について記載したものが挙げられる。多孔質部の空隙に含浸させ易い観点からは、硬化性樹脂(第2硬化性樹脂とも称する。)またはその組成物、中でも、光硬化性(特に、紫外線硬化性)の樹脂またはその組成物を用いることが好ましい。このような第2硬化性樹脂としては、第1硬化性樹脂についての説明を参照できる。第2絶縁材料としては、第1絶縁材料と同じものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。
 (第3絶縁材料)
 第3絶縁材料としては、絶縁性樹脂(第3絶縁性樹脂とも称する。)などが利用される。第3絶縁材料は、熱可塑性樹脂であってもよく、硬化性樹脂(第3硬化性樹脂とも称する。)またはその組成物の硬化物(半硬化物も含む)であってもよい。第3絶縁材料は、第3絶縁性樹脂を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
 第3絶縁性樹脂としての熱可塑性樹脂としては、例えば、ビニル樹脂(例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、芳香族ビニル樹脂)、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミド、およびポリアミドイミドからなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。芳香族ビニル樹脂としては、例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)が挙げられる。
 第3硬化性樹脂としては、第1硬化性樹脂についての説明を参照できる。
 第3絶縁材料としては、第1絶縁材料と同じものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。第3絶縁材料としては、第2絶縁材料と同じものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。
 (陰極部)
 陰極部は、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層とを備えている。陰極部は、陽極箔の第1部分において、少なくとも一部の表面に、誘電体層を介して形成されている。以下、固体電解質層および陰極引出層について説明する。
 (固体電解質層)
 固体電解質層は、陽極箔の第1部分の表面に形成される。陽極箔が第1溝部を有する場合には、固体電解質層は、第1溝部の少なくとも一部の領域に配置されていてもよい。
 固体電解質層は、導電性高分子を含む。固体電解質層は、必要に応じて、さらに、ドーパントおよび他の添加剤からなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。ドーパントとしては、例えば、パラトルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸(PSS)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 導電性高分子としては、例えば、π共役系高分子を用いることができる。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、およびポリチオフェンビニレンを基本骨格とする高分子が挙げられる。上記の高分子には、単独重合体、二種以上のモノマーの共重合体、およびこれらの誘導体(置換基を有する置換体など)も含まれる。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)などが含まれる。しかし、これらは単なる具体例であり、導電性高分子はこれらの具体例に限定されるものではない。
 固体電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。固体電解質層は、誘電体層上に、直接形成されていてもよく、導電性のプレコート層を介して形成されていてもよい。プレコート層は、例えば、導電性材料(導電性高分子、無機導電性材料など)で形成される。プレコート層を構成する導電性材料としては特に制限されず、例えば公知のものが使用できる。
(陰極引出層)
 陰極引出層は、固体電解質層と接触するとともに固体電解質層の少なくとも一部を覆う第1層を少なくとも備えていればよく、第1層と第1層を覆う第2層とを備えていてもよい。第1層としては、例えば、導電性粒子を含む層、金属箔などが挙げられる。導電性粒子としては、例えば、導電性カーボンおよび金属粉から選択される少なくとも一種が挙げられる。例えば、第1層としての導電性カーボンを含む層(カーボン層とも称する)と、第2層としての金属粉を含む層または金属箔とで陰極引出層を構成してもよい。第1層として金属箔を用いる場合には、この金属箔で陰極引出層を構成してもよい。
 導電性カーボンとしては、例えば、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛など)が挙げられる。
 第2層としての金属粉を含む層は、例えば、金属粉を含む組成物を第1層の表面に積層することにより形成できる。このような第2層としては、例えば、銀粒子などの金属粉と樹脂(バインダ樹脂)とを含む組成物を用いて形成される金属ペースト層が挙げられる。樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いることもできるが、イミド系樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
 第1層として金属箔を用いる場合、金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。必要に応じて、金属箔の表面を粗面化してもよい。金属箔の表面には、化成皮膜が設けられていてもよく、金属箔を構成する金属とは異なる金属(異種金属)や非金属の被膜が設けられていてもよい。異種金属や非金属としては、例えば、チタンのような金属やカーボン(導電性カーボンなど)のような非金属などを挙げることができる。
 上記の異種金属または非金属(例えば、導電性カーボン)の被膜を第1層として、上記の金属箔を第2層としてもよい。
(セパレータ)
 金属箔を陰極引出層に用いる場合、金属箔と陽極箔との間にはセパレータを配置してもよい。セパレータとしては、特に制限されず、例えば、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、ポリアミド(例えば、脂肪族ポリアミド、アラミドなどの芳香族ポリアミド)の繊維を含む不織布などを用いてもよい。
(その他)
 固体電解コンデンサは、巻回型であってもよく、チップ型または積層型のいずれであってもよい。例えば、固体電解コンデンサは、2つ以上のコンデンサ素子の積層体を備えていてもよい。コンデンサ素子の構成は、固体電解コンデンサのタイプに応じて、選択すればよい。
 コンデンサ素子において、陰極引出層には、陰極リード端子の一端部が電気的に接続される。陰極リード端子は、例えば、陰極層に塗布された導電性接着剤を介して陰極層に接合される。陽極箔には、陽極リード端子の一端部が電気的に接続される。各リード端子としては、固体電解コンデンサで使用されるリード端子が特に制限なく利用でき、例えば、リードフレームと呼ばれるものを用いてもよい。各リード端子の素材としては、例えば、金属(銅など)またはその合金などが挙げられる。
 固体電解コンデンサは、例えば、コンデンサ素子と、コンデンサ素子を封止する樹脂外装体またはケースとを含む。ケースとしては、例えば、有底ケースなどの容器および容器の開口を封口する封止体の組み合わせが挙げられる。容器および封止体のそれぞれを構成する材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料が挙げられる。
 樹脂外装体は、硬化性樹脂組成物の硬化物を含むことが好ましく、熱可塑性樹脂もしくはそれを含む組成物を含んでもよい。硬化性樹脂組成物は、例えば、硬化性樹脂とフィラーとを含む。硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。ケースを構成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂もしくはそれを含む組成物などが挙げられる。ケースを構成する金属材料としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄などの金属あるいはその合金(ステンレス鋼、真鍮なども含む)が挙げられる。
 コンデンサ素子は、陽極リード端子の他端部および陰極リード端子の他端部が、それぞれ樹脂外装体またはケースから引き出された状態で封止される。樹脂外装体またはケースから露出した各端子の他端部は、固体電解コンデンサを搭載すべき基板(図示せず)との半田接続などに用いられる。
[固体電解コンデンサの製造方法]
 以下に、上記の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。これらの説明は、上述の特定の実施形態を含めて、本開示の固体電解コンデンサに共通する内容であり、上述の特定の実施形態のみを限定するものではない。
 固体電解コンデンサは、例えば、コンデンサ素子を準備する工程(第1工程)と、コンデンサ素子にリード端子を電気的に接続する工程(第2工程)と、コンデンサ素子およびリード端子の一部を外装体で覆う工程(第3工程)と、を備える製造方法により製造できる。
 以下、各工程についてより詳細に説明する。
(第1工程)
 第1工程では、コンデンサ素子を作製する。第1工程は、(i)陽極箔を形成する工程、(ii)誘電体層を形成する工程、(iii)固体電解質層を形成する工程、および(iv)陰極引出層を形成する工程を含むことができる。第1工程は、(v)陽極箔に緻密部を形成する工程を含み、(vi)緻密部に隣接する溝部を形成する工程を含んでいてもよい。緻密部の形成工程(v)および溝部の形成工程(vi)のそれぞれは、工程(i)で行ってもよく、工程(i)とは別工程で行ってもよい。工程(vi)により陽極箔に溝部を形成した場合には、第1工程は、さらに、溝部の少なくとも一部の領域に第1絶縁材料を付与する工程(vii)を含んでもよい。また、第1工程は、さらに、陽極部と第1部分との間の領域に、第2絶縁材料を付与して、分離部を設ける工程(viii)を含んでもよい。第1工程は、さらに、ネックに第3絶縁材料を付与する工程(ix)を含んでもよい。
 (陽極箔を形成する工程(i))
 本工程では、多孔質部を備えるとともに、陰極形成部である第1部分と陽極部を少なくとも含む第2部分とを有する陽極箔を形成する。多孔質部は、例えば、弁作用金属を含む金属箔の表面を粗面化することにより形成でき、陽極箔の表層に設けられる。金属箔の内部には、粗面化されてない基材部が形成され、多孔質部は基材部の表面に形成される。粗面化は、金属箔の表層に凹凸を形成できればよく、例えば、金属箔の表面をエッチング(例えば、電解エッチング)することにより行ってもよい。
 工程(v)を工程(i)のサブステップとして行って、工程(i)において緻密部を有する陽極箔を形成してもよい。また、陽極箔に緻密部に隣接する溝部を形成する場合には、溝部の形成工程(vi)を工程(i)のサブステップとして行ってもよい。工程(v)と工程(vi)とはいずれを先に行ってもよく、並行して行ってもよい。
 緻密部は、陽極箔の表層に形成される。緻密部は、マスクを用いて粗面化を行うことで形成してもよく、多孔質部を溶融させることにより形成してもよい。前者の方法を方法Aと称し、後者の方法を方法Bと称する場合がある。
 方法Aでは、緻密部は、例えば、金属箔の表面の一部にマスクを配置して、表面を粗面化することにより、多孔質部とともに形成することができる。金属箔の表面のマスクで保護された領域(換言すれば、非粗面化部(未エッチング部など))では、粗面化が抑制されることで、緻密部が形成される。
 緻密部に隣接する溝部を設ける場合には、例えば、緻密部の一部の領域および多孔質部の緻密部と隣接する領域からなる群より選択される少なくとも一方を、溝加工することにより溝部を形成することができる。また、金属箔の少なくとも表層を溝加工して溝部を形成し、溝部およびその周辺の部分をマスクで保護した状態で、粗面化を行うことにより溝部の周辺に緻密部を形成してもよい。溝加工としては、例えば、ブレードなどを用いた機械的な溝加工、レーザー加工が挙げられる。溝部を形成した後に、必要に応じて、陽極箔の溝部の周辺の部分を加熱溶融させてもよい。陽極箔の構成成分が溶融することで、溝部の周辺に新たに緻密部を形成したり、既に形成されていた緻密部の組織をさらに緻密化したりすることができる。
 方法Bでは、緻密部は、例えば、金属箔の表面を粗面化することにより表層に多孔質部を形成し、金属箔の表層(例えば、多孔質部)の一部を加熱溶融することにより形成することができる。なお、表層に加え、基材部の一部を加熱溶融してもよい。
 緻密部に隣接する溝部を設ける場合には、例えば、多孔質部に溝加工により溝部を形成するとともに、多孔質部の溝部の周辺を溶融させることで、溝部に隣接する領域に緻密部を形成してもよい。溝加工としては、例えば、ブレードなどを用いた機械的な溝加工、レーザー加工が挙げられる。
 金属箔の表層に多孔質部を形成し、レーザー加工により、少なくとも表層(多孔質部など)に溝部を形成すると、レーザー加工の条件を調節することで、溝部を形成する際に、陽極箔の溝部の周辺が溶融して緻密部を形成することができる。換言すると、レーザー加工を利用する場合には、レーザー光の照射により、溝部の形成と緻密部の形成とを並行して行うことができる。レーザー加工により溝部を形成した後に、必要に応じて、さらに溝部の周辺を加熱溶融させることで、新たに緻密部を形成したり、既に形成されている溝部の組織をさらに緻密化させたりしてもよい。
 レーザー加工には、例えば、パルスレーザーを用いることが好ましい。パルスレーザーを用いることで、溝部と緻密部とを並行してバランスよく形成し易くなる。
 パルスエネルギーは、例えば、1μJ以上20μJ以下であり、3μJ以上15μJ以下であってもよく、5μJ以上10μJ以下であってもよい。パルスエネルギーがこのような範囲である場合、溝部と緻密部とを並行してバランスよく形成し易くなる。
 陽極箔に分離部を設ける場合、本工程において、分離部に相当する、陽極箔の陽極部と第1部分との間の領域において、凹部(第3溝部を除く)を形成してもよい。形成された凹部の表面には、例えば、後述の工程(vii)で第2絶縁材料が配置される。このような
凹部は、例えば、陽極箔の陽極部と第1部分との間の領域において、多孔質部の少なくとも一部を圧縮または除去することにより形成できる。必要に応じて、圧縮と除去とを組み合わせてもよい。圧縮は、プレス加工などにより行うことができる。多孔質部の除去は、機械的な溝加工、レーザー加工などにより行うことができる。
 なお、凹部は、必ずしも本工程で形成する必要はなく、本工程以降でかつ第2絶縁材料を表面に配置する前に形成すればよい。
 (誘電体層を形成する工程(ii))
 この工程では、陽極箔上に誘電体層を形成する。誘電体層は、陽極箔を陽極酸化することにより形成される。陽極酸化は、公知の方法、例えば、化成処理などにより行うことができる。化成処理は、例えば、陽極箔を化成液中に浸漬して、陽極箔をアノードとして、化成液中に浸漬したカソードとの間に電圧を印加することにより行うことができる。化成液としては、例えば、リン酸水溶液などを用いることが好ましい。
 なお、工程(ii)は、一段階で行ってもよく、多段階で行ってもよい。例えば、工程(ii)の後に工程(vi)を行う場合には、工程(vi)の後に再度工程(ii)を行うことが好ましい。同様に、工程(ii)の後に、上述の凹部を形成する場合には、必要に応じて、凹部を形成した後に再度工程(ii)を行ってもよい。なお、工程(ii)は、工程(iii)、工程(iv)、および工程(vii)~(ix)よりも前に行われる。
 (緻密部を形成する工程(v)および溝部を形成する工程(vi))工程(v)および(vi)のそれぞれは、工程(iii)、および工程(vii)~工程(ix)よりも前に行えばよく、工程(ii)の後に行ってもよく、上述のように工程(i)においてサブステップとして行ってもよい。例えば、上述の方法Bの場合には、表層に多孔質部を備えるとともに、第1部分および第2部分を備える陽極箔を工程(i)で形成し、工程(ii)の後に、工程(v)および必要に応じて工程(vi)を行ってもよい。方法Bにおいて、工程(v)では、陽極箔の表層(例えば、多孔質部)の一部を加熱溶融させることにより緻密部が形成される。工程(v)および(vi)については、工程(i)における各工程についての説明を参照できる。
 (第1絶縁材料を付与する工程(vii))
 陽極箔が緻密部に隣接する溝部を備える場合には、溝部の少なくとも一部の領域に第1絶縁材料を付与する。工程(vii)は、通常、工程(ii)および工程(vi)の後、かつ工程(iii)の前に行われる。
 第1絶縁材料は、溝部の少なくとも一部を覆うように付与すればよい。例えば、第1絶縁材料を、溝部に含浸または充填させてもよい。第1溝部に第1絶縁材料を付与する際に、第1溝部の周辺の部分にも第1絶縁材料を付与してもよい。例えば、第1絶縁材料を、溝部の周辺の部分の表面に付着させてもよく、溝部の周辺の多孔質部に含浸させてもよい。
 第1絶縁材料の付与は、公知の方法、例えば、各種コーターまたはディスペンサを用いるコーティング方法またはディスペンス方法、浸漬、および転写(ローラ転写など)からなる群より選択される少なくとも1つを利用して行われる。
 第1絶縁材料は流動性を有する状態で溝部に付与される。溝部の少なくとも一部の領域を覆う第1絶縁材料が硬化性樹脂またはその組成物の硬化物である場合には、硬化性樹脂またはその組成物を付与してもよい。また、第1絶縁材料と液状媒体とを含む処理液(具体的には、溶液または分散液(コーティング剤など))を溝部に付与し、液状媒体を乾燥させてもよい。溝部内に第1絶縁材料を高充填し易い観点からは、第1絶縁材料として、無溶剤型の硬化性樹脂または組成物を溝部に供給することが好ましい。
 溝部に付与された硬化性樹脂またはその組成物は、必要に応じて、本工程、および後続の工程の少なくともいずれかで硬化させてもよい。
 (第2絶縁材料の付与により分離部を設ける工程(viii))
 工程(viii)では、陽極部と第1部分との間の領域に、第2絶縁材料を付与して、少なくとも一部に第2絶縁材料を備える分離部を設ける。工程(viii)は、工程(ii)の後、かつ工程(iii)の前に行われる。工程(viii)を工程(iii)の前に行うことで、固体電解質層を形成する際の導電性高分子の陽極部側への這い上がりを抑制できる。
 第2絶縁材料は、陽極部と第1部分との間の領域において、例えば、陽極箔の表面に第2絶縁材料を配置するか、多孔質部に含浸させることにより、付与される。陽極部と第1部分との間に、多孔質部の圧縮または除去により、第3溝部以外の凹部が形成される場合には、この凹部の表面に第2絶縁材料を配置してもよい。
 より具体的には、例えば、陽極部と第1部分との間の領域において、絶縁テープ(レジストテープなど)を陽極箔の表面に貼り付けることにより第2絶縁材料を配置してもよい。また、第2絶縁材料が硬化性樹脂またはその組成物の硬化物である場合には、硬化性樹脂またはその組成物を陽極箔の表面に塗布することにより、第2絶縁材料を配置してもよい。また、第2絶縁材料と液状媒体とを含む処理液(具体的には、溶液または分散液(コーティング剤など))を陽極箔の表面に塗布し、乾燥させることにより、第2絶縁材料を配置してもよい。
 また、陽極部と第1部分との間の領域の少なくとも一部において多孔質部に、流動性を有する状態の第2絶縁材料(例えば、硬化性樹脂またはその組成物、第2絶縁材料を含む処理液(コーティング剤など))を多孔質部に含浸させることで、多孔質部に第2絶縁材料を含有させてもよい。
 陽極箔の表面に第2絶縁材料を配置するとともに、流動性を有する第2絶縁材料を多孔質部に含浸させてもよい。陽極箔の表面に配置される第2絶縁材料と多孔質部に含浸させる第2絶縁材料とは同じであってもよく、異なるものであってもよい。第2絶縁材料の配置と第2絶縁材料の含浸とは、どちらを先に行ってもよい。
 第2絶縁材料として、硬化性樹脂またはその組成物を用いる場合には、必要に応じて、本工程、および後続の工程の少なくともいずれかで硬化させてもよい。
 (固体電解質層を形成する工程(iii))
 この工程では、誘電体層の少なくとも一部を覆うように固体電解質層を形成する。
 固体電解質層は、例えば、導電性高分子の前駆体を含む処理液を用いて、前駆体を誘電体層上で重合させることにより形成される。重合は、化学重合、および電解重合の少なくともいずれかにより行うことができる。電解重合の場合には、電解重合に先立って導電性のプレコート層を形成してもよい。導電性高分子の前駆体としては、モノマー、オリゴマーおよびプレポリマーからなる群より選択される少なくとも一種などが挙げられる。
 固体電解質層は、誘電体層に、導電性高分子を含む処理液(例えば、分散液または溶液)を付着させた後、乾燥させることにより形成してもよい。分散媒(または溶媒)としては、例えば、水、有機溶媒、またはこれらの混合物が挙げられる。
 処理液は、さらに、他の成分(ドーパントおよび添加剤からなる群より選択される少なくとも一種など)を含んでもよい。
 例えば、第1溝部を導電性高分子の前駆体を含む処理液と接触させた状態で重合を行ったり、導電性高分子を含む処理液を第1溝部に接触させたりすることで、第1溝部の少なくとも一部の領域に固体電解質層を配置することができる。
 (陰極引出層を形成する工程(iv))
 この工程では、固体電解質層上に、少なくとも第1層を形成することで、陰極引出層を形成する。第1層と第2層とを順次積層することにより陰極引出層を形成してもよい。陰極引出層は、固体電解質層の少なくとも一部を覆うように形成される。このようにして、固体電解質層と陰極引出層とを備える陰極部が形成される。
 導電性カーボンを含む第1層(カーボン層)は、例えば、導電性カーボンを含む分散液中に固体電解質層が形成された誘電体層を有する陽極箔を浸漬したり、または導電性カーボンを含むペーストを固体電解質層の表面に塗布したりすることにより形成することができる。
 第2層としての金属粉を含む層(具体的には、金属ペースト層)は、例えば、金属粉を含むペースト状の組成物を第1層の表面に積層することにより形成できる。組成物としては、例えば、銀粒子などの金属粉と樹脂(バインダ樹脂)とを含む組成物が用いられる。
 第1層として金属箔を用いる場合には、必要により、陽極箔と金属箔との間にセパレータを介在させた状態で、固体電解質層上に金属箔が積層される。必要に応じて、金属箔の表面をエッチング処理などにより粗面化してもよい。金属箔の表面に、異種金属および非金属(導電性カーボンなど)からなる群より選択される少なくとも一種を含む被膜、ならびに化成皮膜の少なくとも一方を形成してもよい。
 固体電解質層の表面に、異種金属および非金属(導電性カーボンなど)からなる群より選択される少なくとも一種を含む被膜を第1層として形成し、この第1層の表面に金属箔を第2層として積層させてもよい。
 (第3絶縁材料を付与する工程(ix))
 本工程では、第2部分の陰極部側の部分から陰極部の第2部分側の部分に渡る領域の少なくとも一部に、第3絶縁材料を付与する。このような領域には、上述のように、陰極部の厚みにより段差または凹部(ネック)が形成されるため、工程(ix)により、ネックの少なくとも一部が第3絶縁材料で覆われることになる。これにより、陽極部と陰極部との間の絶縁を確保し易くなることに加え、ネックからコンデンサ素子内部への空気の侵入を低減することができる。また、ネックに加わる応力を緩和することもできる。
 第3絶縁材料は、流動性を有する状態で、第2部分の陰極部側の部分から陰極部の第2部分側の部分に渡る領域の少なくとも一部に付与される。この領域の少なくとも一部を覆う第3絶縁材料が硬化性樹脂またはその組成物の硬化物である場合には、硬化性樹脂またはその組成物が流動性を有する状態で付与される。また、第2絶縁材料と液状媒体とを含む処理液(具体的には、溶液または分散液(コーティング剤など))を上記領域の少なくとも一部に付与し、液状媒体を乾燥させてもよい。
 第3絶縁材料の付与は、例えば、第1絶縁材料の付与について記載した方法を利用して行うことができる。必要に応じて、流動性を有する状態の第3絶縁材料に、工程(iv)で得られたコンデンサ素子のネックおよび陰極部全体を浸漬させることにより、陰極部の表面を第3絶縁材料で覆ってもよい。第3絶縁材料の一部は、ネックの部分および陰極部において、陰極引出層、固体電解質層、陽極箔の第1部分などに含浸された状態であってもよい。
 第1工程において、工程(ix)は、工程(iv)の後で行えばよい。工程(ix)は、第3工程よりも前に行われる。工程(ix)は、第2工程で、陽極リード端子を陽極部に接続する前に行ってもよく、後に行ってもよい。
 第3絶縁材料として、硬化性樹脂またはその組成物を用いる場合には、必要に応じて、本工程、および後続の工程の少なくともいずれかで硬化させてもよい。
 (その他)
 なお、複数のコンデンサ素子を積層する場合には、各コンデンサ素子を作製した後で、コンデンサ素子を積層することにより、第1工程で(換言すると、第2工程よりも前に)コンデンサ素子の積層体を準備してもよい。
(第2工程)
 第2工程では、コンデンサ素子に、陽極リード端子および陰極リード端子を電気的に接続する。各リード端子の接続は、第1工程においてコンデンサ素子を作製した後に行ってもよい。陰極リード端子のコンデンサ素子への接続は、コンデンサ素子を作製した後に行われるが、陽極リード端子の陽極箔への接続は、コンデンサ素子を作製する工程の適当な段階で行ってもよい。
 複数のコンデンサ素子の積層体を用いる場合には、陽極リード端子は上記と同様に陽極箔に接続できる。陰極リード端子は、上記と同様にコンデンサ素子に接続してもよく、陰極部同士を電気的に接続させた複数のコンデンサ素子の積層体に、陰極リード端子の一端部を接続してもよい。
(第3工程)
 第3工程では、コンデンサ素子およびリード端子の一部を外装体で覆うことにより、コンデンサ素子を外装体で封止する。封止は、外装体の種類に応じて行うことができる。
 樹脂外装体の場合には、コンデンサ素子とコンデンサ素子に接続された陽極リード端子および陰極リード端子の一部を、樹脂外装体の原料樹脂(例えば、硬化性樹脂組成物、熱可塑性樹脂またはその組成物)で覆い、所定の形状に成形することにより封止することができる。樹脂外装体は、射出成形、インサート成形、圧縮成形、トランスファー成型法などの成形技術を用いて形成することができる。このとき、コンデンサ素子から引き出された各リード端子の他端部側の部分は、露出させた状態で封止を行う。
 有底ケースなどの容器と封止体とを備えるケース状の外装体を用いる場合には、例えば、容器にコンデンサ素子を収容し、コンデンサ素子に接続したリード端子の他端部を封止体に形成した貫通口から引き出した状態で、容器の開口部を封止体で覆うことにより封止することができる。
[実施例]
 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。
《固体電解コンデンサE1》
 下記の要領で、図6に示されるコンデンサ素子2を7つ積層した積層体を備える固体電解コンデンサE1を作製した。
(1)コンデンサ素子2の作製
 (a)陽極箔の形成
 基材としてアルミニウム箔(厚み100μm)を準備し、アルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、多孔質部6bを備える陽極箔6を得た。陽極箔6の2つの主たる表面のそれぞれについて、陰極形成部の一部において、多孔質部6bを下記の条件でレーザー加工することで、第1溝部g1を形成するとともに、第1溝部g1に隣接し、かつ第1溝部g1を挟むように設けられた一対の第1緻密部d1を形成した。
 (レーザー加工条件)
 レーザー加工機:LUMENTUM社製、PicoBlade
 パルスエネルギー:6μJ
 パルス幅:10psec
 陰極部の有効面積を100%とするとき、既述の手順で求められる、緻密部の陽極箔の厚み方向への投影面積の合計の比率は、0.1%であった。いずれも既述の手順で求められる、多孔質部の厚みTは、60μmであり、形成された第1緻密部の幅(厚み)は、5μmであり、第1溝部の深さは、1.0Tであり、第1溝部の幅は、30μmであった。
 (b)誘電体層の形成
 上記(a)で得られた陽極箔6を、濃度0.3質量%のリン酸溶液(液温70℃)に浸して70Vの直流電圧を20分間印加することにより、陽極箔6の表面に酸化アルミニウム(Al2)を含む誘電体層を形成した。
 (c)分離部の形成
 陽極箔6の陽極部iiaと陰極形成部である第1部分Iとの間の領域の少なくとも一部をプレス加工により圧縮して、凹部を設けた。凹部に絶縁性のレジストテープ(第2絶縁材料)i2を貼り付けることで、分離部iibを設けた。
 (d)固体電解質層9の形成
 誘電体層が形成された陽極箔6を、導電性材料を含む液状組成物に浸漬し、プレコート層を形成した。
 ピロール(導電性高分子のモノマー)と、ナフタレンスルホン酸(ドーパント)と、水とを含む重合液を調製した。得られた重合液中に、誘電体層およびプレコート層が形成された陽極箔6を浸漬して、印加電圧3Vで電解重合を行うことにより、固体電解質層9を形成した。
 (e)陰極引出層10の形成
 固体電解質層9に、黒鉛粒子を水に分散した分散液を塗布した後、乾燥して、固体電解質層9の表面に第1層(カーボン層)11を形成した。次いで、第1層11の表面に、銀粒子とバインダ樹脂(エポキシ樹脂)とを含む銀ペーストを塗布した後、加熱してバインダ樹脂を硬化させ、金属ペースト層(銀ペースト層)である第2層12を形成した。このようにして、第1層11と第2層12とで構成される陰極引出層10を形成した。これにより、固体電解質層9と陰極引出層10とからなる陰極部8を形成した。
(2)固体電解コンデンサ1の組み立て
(1)で得られたコンデンサ素子2に、さらに、陽極リード端子4、陰極リード端子5、接着層14を配置した。このようなコンデンサ素子2を7つ積層した積層体を、樹脂で封止することにより外装体3を形成し、これにより、固体電解コンデンサE1を完成させた。
《固体電解コンデンサC1》
 基材としてアルミニウム箔(厚み100μm)を準備し、アルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、多孔質部6bを備える陽極箔6を得た。得られた陽極箔6を用いたこと以外は、固体電解コンデンサE1の場合と同様にして、固体電解コンデンサC1を作製した。
[評価]
 上記で作製した固体電解コンデンサE1およびC1について、以下の手順で、静電容量の変化率を評価した。
 20℃の環境下で、4端子測定用のLCRメータを用いて、初期静電容量値C0(μF)を測定した。次に、145℃の温度にて、固体電解コンデンサに定格電圧を1490時間印加した(耐熱試験)。そして、この間の静電容量(μF)を測定した。そして、各値から初期値を減じた値を初期値で除し、100倍することにより静電容量の変化率(ΔCap)(%)の経時変化を調べた。
 固体電解コンデンサE1およびC1の結果を図19に示す。また、固体電解コンデンサE1の作製において、上記(d)で得られた固体電解質層を形成した状態の陽極箔の長さ方向に平行な方向の断面のSEM画像を図20に示す。
 図19に示されるように、固体電解コンデンサCでは、685時間経過時点で、静電容量が初期の50%未満になった。それに対し、固体電解コンデンサE1では、1490時間経過後も、初期の85%以上の高い静電容量を維持できている(図19)。固体電解コンデンサE1に用いた陽極箔6では、図20に示されるように、陽極箔6に、第1緻密部d1および第1溝部g1が形成されている。そのため、固体電解コンデンサE1では、第1緻密部d1および第1溝部g1により、コンデンサ素子2内への空気の侵入が低減され、固体電解質層の劣化が低減されたことで固体電解コンデンサの耐熱性が向上したと考えられる。
 本開示に係る固体電解コンデンサは、高温に晒された場合でも固体電解質層の劣化が抑制され、静電容量の低下を抑制できる。また、ESRの上昇およびtanδの上昇を抑制することもできる。よって、固体電解コンデンサの低いESRや高い静電容量が求められ
る用途、熱に晒されるような用途など、様々な用途に利用できる。これらの用途は単なる例示であり、これらに限定されるものではない。
 1:固体電解コンデンサ、2:コンデンサ素子、3:外装体、4:陽極リード端子、5:陰極リード端子、6:陽極箔、6a:基材部、6b:多孔質部、8:陰極部、9:固体電解質層、10:陰極引出層、11:第1層(カーボン層)、12:第2層(金属ペースト層) 、14:接着層、d1:第1緻密部、d2:第2緻密部、d3:第3緻密部、g1:第1溝部、g2:第2溝部、g3:第3溝部、i1:第1絶縁材料、i2:第2絶縁材料、i3:第3絶縁材料、I:第1部分、II:第2部分、iia:陽極部、iib:分離部
 

Claims (25)

  1.  表層に多孔質部を備えた陽極箔と、
     前記陽極箔の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層と、
     前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部と、を備え、
     前記陰極部は、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備え、
     前記陽極箔は、前記固体電解質層が形成される陰極形成部である第1部分と、前記固体電解質層が形成されない第2部分と、を有し、前記第1部分および前記第2部分の少なくとも一方において、前記表層に、前記多孔質部よりも空隙率が小さい緻密部を備え、
     前記第2部分は、前記陽極箔の前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む、固体電解コンデンサ素子。
  2.  前記第1部分の長さ方向の中央より前記第2部分側の領域に前記緻密部を備える、請求項1に記載の固体電解コンデンサ素子。
  3.  前記陰極部の有効面積を100%とするとき、前記緻密部の前記陽極箔の厚み方向への投影面積の合計の比率は、0.002%以上20%以下である、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ素子。
  4.  前記第1部分の前記第2部分側の端部近傍から前記第2部分の前記第1部分側の端部近傍に渡たる領域に、少なくとも1つの前記緻密部が設けられている、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  5.  前記第2部分は、前記陽極部と前記第1部分との間に分離部を備え、
     前記分離部の少なくとも一部に第2絶縁材料を備え、
     少なくとも1つの前記緻密部は、前記第1部分の前記第2部分側の端部近傍から前記分離部の前記第1部分側の端部近傍に渡る領域に設けられている、請求項4に記載の固体電解コンデンサ素子。
  6.  前記第1部分と前記第2部分との境界およびその近傍に位置し、かつ前記緻密部に隣接する溝部を備える、請求項4または5に記載の固体電解コンデンサ素子。
  7.  前記溝部の少なくとも一部の領域を、第1絶縁材料が覆っている、請求項6に記載の固体電解コンデンサ素子。
  8.  前記溝部の少なくとも一部の領域に、前記固体電解質層が配置されている、請求項6または7に記載の固体電解コンデンサ素子。
  9.  前記緻密部は、少なくとも、前記第1部分に位置する第1緻密部を含み、
     前記第1緻密部に隣接する第1溝部を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  10.  少なくとも、前記第1溝部に隣接する前記第2部分側の領域に、前記第1緻密部を備える、請求項9に記載の固体電解コンデンサ素子。
  11.  前記第1溝部の少なくとも一部の領域を、第1絶縁材料が覆っている、請求項9または10に記載の固体電解コンデンサ素子。
  12.  前記第1溝部の少なくとも一部の領域に、前記固体電解質層が配置されている、請求項
    9~11のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  13.  前記緻密部は、少なくとも、前記陽極部に位置する第2緻密部を含み、
     前記第2緻密部に隣接する第2溝部を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  14.  少なくとも、前記第2溝部に隣接する前記第1部分側の領域に、前記第2緻密部を備える、請求項13に記載の固体電解コンデンサ素子。
  15.  前記第2溝部の少なくとも一部の領域を、第1絶縁材料が覆っている、請求項13または14に記載の固体電解コンデンサ素子。
  16.  前記第2部分は、前記陽極部と前記第1部分との間に分離部を備え、
     前記分離部の少なくとも一部に第2絶縁材料を備える、請求項9~15のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  17.  前記第2部分は、前記陽極部と前記第1部分との間に分離部を備え、
     前記緻密部は、少なくとも、前記分離部に位置する第3緻密部を含み、
     前記分離部の表面に配置された第2絶縁材料を備え、
     前記分離部の前記第2絶縁材料で覆われている領域に前記第3緻密部を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  18.  前記第3緻密部に隣接する第3溝部を備える、請求項17に記載の固体電解コンデンサ素子。
  19.  前記第3溝部の少なくとも一部の領域を、第1絶縁材料が覆っている、請求項17または18に記載の固体電解コンデンサ素子。
  20.  前記第2部分の前記陰極部側の部分から前記陰極部の前記第2部分側の部分に渡る領域の少なくとも一部を、第3絶縁材料が覆っている、請求項1~19のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子。
  21.  請求項1~20のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子を少なくとも1つ備える、固体電解コンデンサ。
  22.  (i)弁作用金属を含む金属箔の表面の一部にマスクを配置して、前記表面を粗面化す
    ることにより、表層に多孔質部を形成するとともに、マスクで保護された領域の前記表層に緻密部を形成して、前記多孔質部と、前記多孔質部より空隙率が小さい前記緻密部と、を備え、かつ陰極形成部である第1部分と、前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む第2部分とを有する陽極箔を形成する工程、
     (ii)前記陽極箔の表面の少なくとも一部に誘電体層を形成する工程、
     (iii)前記第1部分における前記誘電体層の少なくとも一部を固体電解質層で覆う工
    程、および
     (iv)前記固体電解質層の少なくとも一部を陰極引出層で覆って、前記固体電解質層と前記陰極引出層とを備える陰極部を形成する工程、を備える、固体電解コンデンサ素子の製造方法。
  23.  (i)弁作用金属を含む金属箔の表面を粗面化することにより、表層に多孔質部を形成
    し、前記多孔質部を備えるとともに、陰極形成部である第1部分と、前記第1部分とは反対側の端部を含む陽極部を少なくとも含む第2部分とを有する陽極箔を形成する工程、
     (ii)前記陽極箔の表面の少なくとも一部に誘電体層を形成する工程、
     (v)前記陽極箔の前記表層の一部を溶融させることにより緻密部を形成する工程、
     (iii)前記第1部分における前記誘電体層の少なくとも一部を固体電解質層で覆う工
    程、および
     (iv)前記固体電解質層の少なくとも一部を陰極引出層で覆って、前記固体電解質層と前記陰極引出層とを備える陰極部を形成する工程、を備える、固体電解コンデンサ素子の製造方法。
  24.  前記工程(v)において、前記多孔質部に溝部を形成するとともに、前記溝部に隣接す
    る領域を溶融させることにより前記緻密部を形成する、請求項23に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。
  25.  前記溝部の形成と、前記緻密部の形成とを、レーザー光の照射により並行して行う、請求項24に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。
     
PCT/JP2021/025152 2020-07-07 2021-07-02 固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法 WO2022009799A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180047834.6A CN115769322A (zh) 2020-07-07 2021-07-02 固体电解电容器元件和固体电解电容器及其制造方法
JP2022535297A JPWO2022009799A1 (ja) 2020-07-07 2021-07-02
US18/001,672 US20230268136A1 (en) 2020-07-07 2021-07-02 Solid electrolytic capacitor element, solid electrolytic capacitor and method for producing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020117401 2020-07-07
JP2020-117401 2020-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022009799A1 true WO2022009799A1 (ja) 2022-01-13

Family

ID=79552623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/025152 WO2022009799A1 (ja) 2020-07-07 2021-07-02 固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230268136A1 (ja)
JP (1) JPWO2022009799A1 (ja)
CN (1) CN115769322A (ja)
WO (1) WO2022009799A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59161808A (ja) * 1983-03-04 1984-09-12 長井電子工業協同組合 電解コンデンサの製造方法
JPS6031217A (ja) * 1983-07-29 1985-02-18 東洋アルミニウム株式会社 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔及び電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法
WO2006137482A1 (ja) * 2005-06-23 2006-12-28 Showa Denko K. K. 固体電解コンデンサ及びその製造方法
JP2008235410A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体電解コンデンサ
WO2010131289A1 (ja) * 2009-05-12 2010-11-18 日本軽金属株式会社 電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59161808A (ja) * 1983-03-04 1984-09-12 長井電子工業協同組合 電解コンデンサの製造方法
JPS6031217A (ja) * 1983-07-29 1985-02-18 東洋アルミニウム株式会社 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔及び電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法
WO2006137482A1 (ja) * 2005-06-23 2006-12-28 Showa Denko K. K. 固体電解コンデンサ及びその製造方法
JP2008235410A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体電解コンデンサ
WO2010131289A1 (ja) * 2009-05-12 2010-11-18 日本軽金属株式会社 電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115769322A (zh) 2023-03-07
US20230268136A1 (en) 2023-08-24
JPWO2022009799A1 (ja) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109791844B (zh) 固体电解电容器
JP7489624B2 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
JP7300616B2 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
WO2022044939A1 (ja) 固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサ
US11862406B2 (en) Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing same
WO2020153242A1 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
US11456121B2 (en) Electrolytic capacitor and method for production thereof
WO2022009800A1 (ja) 固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法
JP5623214B2 (ja) 固体電解コンデンサ
US10453619B2 (en) Electrolytic capacitor with conductive polymer layer
WO2022009799A1 (ja) 固体電解コンデンサ素子、ならびに固体電解コンデンサおよびその製造方法
WO2018043063A1 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
JPWO2017002351A1 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
US11508528B2 (en) Electrolytic capacitor and method for producing same
WO2023032603A1 (ja) 固体電解コンデンサ用電極箔、それを用いた固体電解コンデンサ素子、および固体電解コンデンサ
JP7493162B2 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
WO2022085747A1 (ja) 固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサ
WO2024111506A1 (ja) 固体電解コンデンサ
US11915884B2 (en) Electrolytic capacitor
WO2024004721A1 (ja) 固体電解コンデンサ
WO2022024771A1 (ja) 固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサ
JP2022039775A (ja) 固体電解コンデンサ素子および固体電解コンデンサ
US20200118765A1 (en) Solid electrolytic capacitor and production method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21837408

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022535297

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21837408

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1