固體電解電容器及其製作方法
2023-05-21 02:15:16 2
專利名稱：固體電解電容器及其製作方法
技術領域：
本發明涉及在陽極體的表面上依次形成了介質膜和固體電解質層的固體電解電容器及其製作方法。
背景技術：
固體電解電容器由於其不僅具有良好的高頻特性，而且體積小且容量大，所以被廣泛地使用在個人計算機和圖像裝置等的各種電子設備的高頻電路中。
圖14表示最一般的固體電解電容器的一例。該固體電解電容器1具備具有作為電容的功能的電容元件2。電容元件2通過把方塊狀的陽極體3作為基片而形成。陽極體3是鉭、鈮、鈦或鋁等閥作用金屬的燒結體。從陽極體3的一個端面突出有棒狀陽極引線部件4。該陽極引線部件4由閥作用金屬的鉭製成。
在陽極體3的表面和陽極引線部件4的陽極體3附近的表面上，形成有介質膜5。該介質膜5例如通過採用陽極氧化法使陽極體3和陽極引線部件4的表面氧化而形成。在該介質膜5上形成有固體電解質層7。該固體電解質層7由二氧化錳等導電性無機材料或TCNQ錯鹽以及導電性高分子等的導電性有機材料構成。在固體電解質層7上形成有陰極引出層。陰極引出層例如由炭層8和銀層9構成。在陽極引線部件4上連接有板狀陽極端子10，在陰極引出層上連接有板狀的陰極端子11。電容元件2被封裝部件12所覆蓋，該封裝部件12形成為大致矩形體。封裝部件12例如由環氧樹脂構成。陽極端子10和陰極端子11從封裝部件12向相互相反的方向被引出，並且被彎曲向下方。這些端子10、11的前端部被沿著封裝部件12的下面配置，其被用於把固體電解電容器焊接在安裝基板上。
在製造上述的固體電解電容器1的製造方法中，在作為固體電解質層7而使用聚吡咯等導電性高分子的情況下，採用化學聚合或電解聚合法來形成固體電解質層7。
化學聚合法是通過使用氧化劑來氧化聚合單體，來形成固體電解質層7。具體是，在陽極體3和陽極引線部件4的表面上形成介質膜5，然後在該介質膜5塗敷氧化劑。然後，把附著了氧化劑的陽極體3和陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，或放置在單體氣氛中。這樣，在介質膜5上通過使單體聚合而形成固體電解質層7。
另一方面，電解聚合法是在陽極體3和陽極引線部件4的表面上形成介質膜5，使用如上述的化學聚合法在介質膜5上形成由固體電解質層構成的預塗層7a。然後把形成了預塗層7a的陽極體3和陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中。然後把電極和電極板設置在盛有溶液的槽內，在使所述電極與預塗層7a接觸的狀態下把電極作為正極，把電極板作為負極施加電壓。這樣，通過使單體聚合而形成覆蓋預塗層7a的導電性高分子層7b。
關於作為固體電解質層7而使用了聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等的導電性高分子的固體電解電容器的製造方法，本申請人在以前曾提出了以下的方案(日本國專利公開公報2005-045235)。該製造方法，如圖16所示，進行以下的工序，即在突出設置了陽極引線部件4的陽極體3的表面和該陽極引線部件4的陽極體3側的表面上形成介質膜5。然後使用化學聚合法在該介質膜5上形成預塗層7a。然後通過除去陽極引線部件4上的介質膜5和預塗層7a的一部分，露出陽極引線部件4的表面。在該工序中，例如，對應除去介質膜5和預塗層7a的部分照射雷射束。
然後，在預塗層7a上形成導電性高分子層7b。首先，把陽極體3和陽極引線部件4浸漬在溶解了通過聚合而形成導電性高分子的單體的溶液中。此時，把陽極引線部件4的露出了表面的部分配置在溶液的液面位置。然後，在溶液內的電極板和陽極引線部件4之間施加電壓。這樣，在使陽極引線部件4的露出了表面的部分和預塗層7a上形成導電性高分子層7b。導電性高分子層7b與預塗層7a一同起到固體電解質層7的作用。
然後，如圖17所示，通過對陽極引線部件4的表面上的形成了導電性高分子層7b的部分照射雷射束31，來除去形成在陽極引線部件4的表面上的導電高分子層7b，使得在陽極引線部件4與固體電解質層7之間形成絕緣。然後，進行用於形成封裝部件12的注塑成型工序和老化工序。這樣的製造方法由於可同時除去通過電解聚合工序而產生的導電性高分子層7b的毛刺和陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的不要的部分，所以可提高製造工序的效率。
圖15表示根據上述的製造方法製作的固體電解電容器。這樣的電容器，陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上。另一方面，使用打磨工具或研磨機以機械的方式除去導電性高分子層7b的毛刺的以往的方法，難於使陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上，而如圖14所示，介質膜5的端面比固體電解質層7的端面更位於陽極引線部件4的前端側。圖15所示的固體電解電容器與圖14所示的以往的固體電解電容器相比，由於能夠在接近陽極體3的位置連接陽極引線部件10和陽極引線部件4，所以可實現小型化。
但是，如圖17所示，如果使用雷射束31來除去上述導電性高分子層7b的毛刺，則由於雷射束31的發熱，使介質膜5和固體電解質層7的端面附近的強度下降。如圖15所示，電容元件2的周圍雖然被由環氧樹脂等構成的封裝部件12所覆蓋，但在注塑成型工序和老化工序中，電容元件2被加熱時，封裝部件12的熱膨脹率與介質膜5和固體電解質層7的熱膨脹率之差，會使得在介質膜5和固體電解質層7的端面與封裝部件12之間產生微小的間隙。
如果在介質膜5和固體電解質層7的端面與封裝部件12之間存在間隙，則存在著如下的問題，即強度下降的介質膜5和固體電解質層7由於受外部應力作用或老化，會產生龜裂，這將導致漏電流的增大和短路的發生。
另外，在注塑成型工序和老化工序中，如果電容元件2被加熱，則由於封裝部件12的熱膨脹率與陽極引線部件4的熱膨脹率之差會使得在陽極引線部件4與封裝部件12之間產生微小的間隙。如果在封裝部件12與陽極引線部件4之間存在間隙，則在高溼環境下，外部的水分有可能從陽極端子10和封裝部件12的交界面通過上述間隙進入到封裝部件12內部。由此而帶來的問題是，在介質膜5和固體電解質層7的端面上如果附著水分，則將會導致漏電流的增大和短路的發生。另外，如圖15所示，不僅限於使用雷射束的情況，如果把陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上，則，陽極引線部件4與固體電解質層7的距離與圖14所示的以往的固體電解電容器1相比，非常接近，由此存在著容易導致漏電流增大的問題。
發明內容
本發明的目的是，提供一種可防止漏電流的增大和短路的發生的、高可靠性的固體電解電容器及其製造方法。
本發明的固體電解電容器包括電容元件2，其具有陽極體3、從該陽極體3的一個端面突出的陽極引線部件4、在所述陽極體3的表面和所述陽極引線部件4的所述陽極體3附近的表面上一體形成的介質膜5、形成在該介質膜5上的固體電解質層7、和在形成在所述陽極體3上的所述固體電解質層7上所形成的陰極引出層；與所述陽極引線部件4連接的陽極端子10；與所述陰極引出層連接的陰極端子11；和覆蓋所述電容元件2的外周的絕緣性封裝部件12，形成在所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上，並且被由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
上述本發明的固體電解電容器，例如在注塑成型工序和老化工序中被加熱時，由於絕緣層50通過該加熱而軟化，所以容易沿著固體電解質層7和介質膜5的端面變形。因此，在固體電解質層7和介質膜5的端面與絕緣層50之間不容易形成間隙，從而可抑制漏電流的增大和短路的發生。
在具體的結構中，所述封裝部件12的材料是熱固化性樹脂，所述絕緣層50由氟類樹脂構成。
另外，本發明的其它固體電解電容器，包括電容元件2，其具有陽極體3、從該陽極體3的一個端面突出的陽極引線部件4、在所述陽極體3的表面和所述陽極引線部件4的所述陽極體3附近的表面上一體形成的介質膜5、形成在該介質膜5上的固體電解質層7、和在形成在所述陽極體3上的所述固體電解質層7上所形成的陰極引出層；與所述陽極引線部件4連接的陽極端子10；與所述陰極引出層連接的陰極端子11；和覆蓋所述電容元件2的外周的絕緣性封裝部件12，形成在所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上，並且被由熱膨脹係數比所述封裝部件12的熱膨脹係數小的絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
上述本發明的固體電解電容器，由於固體電解質層7和介質膜5的熱膨脹率與絕緣層50的熱膨脹率之差比固體電解質層7和介質膜5的熱膨脹率與封裝部件12的熱膨脹率之差小，所以在例如注塑成型工序和老化工序中被加熱時，與固體電解質層7和介質膜5的端面被封裝部件12直接覆蓋的情況相比，在固體電解質層7和介質膜5的端面與絕緣層5之間，幾乎不產生熱膨脹率之差，因而可抑制漏電流的增大和短路的發生。
在具體的結構中，所述絕緣層50由熱塑性材料構成，更具體的是所述封裝部件12由熱固化性材料構成，並且所述絕緣層50由氟類樹脂構成。
本發明的固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體3的表面和從該陽極體3突出的陽極引線部件4的表面上形成一體的介質膜5的第1工序；在所述介質膜5上形成預塗層7a的第2工序；在所述陽極引線部件4的所述陽極體3附近保留所述介質膜5和所述預塗層7a，部分地除去所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述預塗層7a，露出所述陽極引線部件4的所述陽極體3側的表面的第3工序；把所述陽極體3和所述陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件4的露出了表面的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層7a上形成導電性高分子層7b的第4工序；除去在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上所產生的所述導電性高分子7a的毛刺70的第5工序；在所述導電性高分子層7b上形成陰極引出層而形成電容元件2的第6工序；通過注塑成型，將所述電容元件2的外周利用封裝部件覆蓋的第7工序，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面利用由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
在上述本發明的固體電解電容器的製造方法中，在進行注塑成型的第7工序中，由於固體電解質層7和介質膜5的端面被絕緣層覆蓋，所以可保護固體電解質層7和介質膜5不會因受注塑壓力而破損。
具體的方法是，在所述第5工序中利用雷射束除去所述導電性高分子7a的毛刺70。該具體的方法可容易地除去毛刺70，從而可提高生產效率。
本發明的固體電解電容器的其它製造方法，包括以下工序在陽極體3的表面和從該陽極體3突出的陽極引線部件4的表面上形成一體的介質膜5的第1工序；在所述介質膜5上形成預塗層7a的第2工序；在所述陽極引線部件4的陽極體3附近保留所述介質膜5和所述預塗層7a，並且在所述陽極引線部件4的前端側保留所述介質膜5，部分地除去陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述預塗層7a，露出陽極引線部件4的陽極體3側的表面的第3工序；把所述陽極體3和所述陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件4前端側的形成了所述介質膜5的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層7a上形成導電性高分子層7b的第4工序；除去形成在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層7b的第5工序；在所述導電性高分子層7b上形成陰極引出層，形成電容元件2的第6工序；通過注塑成型，利用封裝部件12覆蓋所述電容元件2的外周的第7工序，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面，利用由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
上述本發明的固體電解電容器的製造方法，在進行注塑成型的工序中，由於固體電解質層7和介質膜5的端面被絕緣層50覆蓋，所以可保護固體電解質層7和介質膜5不會因受注塑壓力而破損。因此，在注塑成型時固體電解質層7和介質膜5不容易破損，從而可抑制因固體電解質層7和介質膜5的龜裂而造成的漏電流的增大。
具體的方法是，在所述第5工序中，利用雷射束除去形成在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層7b。該具體的方法可容易地除去形成在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層7b，從而可提高生產效率。更具體的方法是，在所述第3工序中，在所述陽極引線部件4的前端側，保留在陽極引線部件4表面上只形成有介質膜5的部分。
本發明的其它固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體3的表面和從該陽極體3突出的陽極引線部件4的表面上形成一體的介質膜5的第1工序；在所述介質膜5上形成預塗層7a的第2工序；在所述陽極引線部件4的所述陽極體3附近保留所述介質膜5和所述預塗層7a，部分地除去陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述預塗層7a，露出陽極引線部件4的陽極體3側的表面的第3工序；把所述陽極體3和所述陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件4的露出了表面的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層7a上形成導電性高分子層7b的第4工序；除去在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上所產生的所述導電性高分子7a的毛刺70的第5工序；在所述導電性高分子層7b上形成陰極引出層，形成電容元件2的第6工序；和通過注塑成型，利用封裝部件12覆蓋所述電容元件的外周的第7工序，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面，利用由熱膨脹率比所述封裝部件的熱膨脹率小的絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
在上述本發明的固體電解電容器的製造方法中，在進行注塑成型的第7工序中，由於固體電解質層7和介質膜5的端面被絕緣層50覆蓋，所以可保護固體電解質層7和介質膜5不會因受注塑壓力而破損。
具體的方法是，在所述第5工序中，利用雷射束除去所述導電性高分子7a的毛刺70。該具體的方法可容易地除去形成在陽極引線部件4的露出了表面的部分上的導電性高分子層7b，從而可提高生產效率。
本發明的其它固體電解電容器的其它製造方法，包括以下工序在陽極體3的表面和從該陽極體3突出的陽極引線部件4的表面上形成一體的介質膜5的第1工序；在所述介質膜5上形成預塗層7a的第2工序；在所述陽極引線部件4的所述陽極體3附近保留所述介質膜5和所述預塗層7a，並且在所述陽極引線部件4的前端側保留所述介質膜5，部分地除去陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述預塗層7a，露出陽極引線部件4的陽極體3側的表面的第3工序；把所述陽極體3和所述陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件4的前端側的形成了所述介質膜5的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層7a上形成導電性高分子層7b的第4工序；除去形成在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層7b的第5工序；在所述導電性高分子層7b上形成陰極引出層，形成電容元件2的第6工序；和通過注塑成型，利用封裝部件12覆蓋所述電容元件2的外周的第7工序，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件4上的所述介質膜5和所述固體電解質層7的端面，利用由熱膨脹率比所述封裝部件的熱膨脹率小的絕緣材料構成的絕緣層50覆蓋。
在上述本發明的固體電解電容器的製造方法中，在進行注塑成型的第7工序中，由於固體電解質層7和介質膜5的端面被絕緣層覆蓋，所以可保護固體電解質層7和介質膜5不會因受注塑壓力而破損。
具體的方法是，利用雷射束除去形成在所述陽極引線部件4的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層7b。該具體的方法可容易地除去形成在陽極引線部件4的露出了部分上的導電性高分子層7b。更具體的方法是，在所述第3工序中，在所述陽極引線部件4的前端側，保留在陽極引線部件4的表面上只形成有所述介質膜5的部分。
圖1是表示使用本發明的固體電解電容器的剖面圖。
圖2是表示製造本發明的固體電解電容器的陽極氧化處理工序的剖面圖。
圖3是表示製造本發明的固體電解電容器的化學聚合工序的剖面圖。
圖4是表示製造本發明的固體電解電容器的第1除去工序的剖面圖。
圖5是表示製造本發明的固體電解電容器的第1除去工序的剖面圖。
圖6是表示製造本發明的固體電解電容器的電解聚合工序的剖面圖。
圖7是表示製造本發明的固體電解電容器的電解聚合工序的剖面圖。
圖8是表示製造本發明的固體電解電容器的第2除去工序的剖面圖。
圖9是表示製造本發明的固體電解電容器的第2除去工序的剖面圖。
圖10是表示製造本發明的固體電解電容器的絕緣層形成工序的剖面圖。
圖11是表示製造本發明的固體電解電容器的其它電解聚合工序的剖面圖。
圖12是表示製造本發明的固體電解電容器的其它電解聚合工序的剖面圖。
圖13是本發明的其它固體電解電容器的剖面圖。
圖14是以往的固體電解電容器的剖面圖。
圖15是以往的其它固體電解電容器的剖面圖。
圖16是說明以往的電容元件的製造方法的剖面圖。
圖17是說明以往的電容元件的製造方法的剖面圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發明的實施方式進行具體的說明。
參照附圖，對本發明的一實施方式進行說明。圖1是本發明的固體電解電容器1的剖面圖。陽極體3是閥作用金屬的鉭的燒結體，形成為方塊狀。從陽極體3的上面突出形成有棒狀陽極引線部件4。該陽極引線部件4從陽極體3的上面的大致中央，朝向與該上面呈大致垂直的方向突出。該陽極引線部件4由閥作用金屬鉭製成。這裡，所謂閥作用金屬，是指通過電解氧化處理可形成極為細密且具有耐久性的介質膜5的金屬，除了鉭，還包括鈮、鋁、鈦等。
在陽極體3的表面和陽極引線部件4的接近陽極體3的表面上，一體形成介質膜5，在該介質膜5上形成有固體電解質層7。關於在固體電解質層7中可以使用的導電性材料，在導電性無機材料中例如有二氧化錳，在導電性有機材料中例如有TCNQ絡鹽、聚吡咯類、聚噻吩類、聚苯胺類等的導電性高分子。陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面被形成在大致同一平面上，並且被絕緣層50所覆蓋。
該絕緣層50由具有熱塑性、和/或熱膨脹率比後述的封裝部件12的熱膨脹率小的絕緣材料構成。所謂熱塑性是指通過反覆加熱和冷卻可反覆變軟、變硬的性質，具體可列舉出氟彈性體等的氟類樹脂和矽酮清漆。即使是同樣的氟類樹脂，如果熱膨脹率比封裝部件12的大、且不具備熱塑性，則不能作為構成絕緣層50的材料使用。另外，在作為構成封裝部件12的材料而使用環氧樹脂的情況下，作為熱膨脹率比該封裝部件12的熱膨脹率小的絕緣材料，雖然可列舉出利用添加劑使熱膨脹率降低的環氧樹脂、聚氨酯樹脂、矽酮樹脂等，但不限於這些。通過使構成絕緣層50的材料的熱膨脹率小於封裝部件12的熱膨脹率，可減小介質膜5和固體電解質層7與絕緣層50的熱膨脹率之差。另外，該絕緣層50隻要至少覆蓋介質膜5和固體電解質層7的端面即可，但也可以使絕緣層50覆蓋電容元件2的周圍整體。
在形成在陽極體3上的固體電解質層7上，作為陰極引出層而依次形成有炭層8和銀層9。對於陰極引出層沒有特別的限定，其不限於由炭層8和銀層9構成。在從陽極體3突出的陽極引線部件4的前端側，通過阻抗焊接而連接陽極端子10。另外，陰極引出層利用導電性粘接劑被連接在陰極端子11上。電容元件2利用由環氧樹脂等的熱固化性樹脂構成的封裝部件12密封。封裝部件12形成為大致矩形體狀，陽極端子10的一部分和陰極端子11的一部分從該封裝部件12露出。陽極端子10和陰極端子11的露出部被沿著封裝部件12的周圍彎折。
下面，對製造上述本發明的固體電解電容器的2個實施例進行說明。
首先，準備突出設置了陽極引線部件4的陽極體3。把鉭制的金屬線切割成規定的長度，用來製作陽極引線部件4。然後，如圖2所示，進行陽極氧化處理工序，在陽極體3和陽極引線部件4的表面上一體地形成介質膜5。在該陽極氧化處理工序中，在把陽極體3和陽極引線部件4的陽極體3側浸漬在磷酸水溶液中之後，對陽極體3和陽極引線部件4施加電壓。這樣，在陽極體3的表面上和陽極引線部件4的陽極體3側的表面上形成介質膜5。然後，如圖3所示，進行為了在介質膜5上形成預塗層7a的化學聚合工序。預塗層7a例如使用聚吡咯。在該化學聚合工序中，在陽極體3和陽極引線部件4表面的介質膜5上附著氧化劑，然後把陽極體3和陽極引線部件4浸漬在溶解了單體的溶液中，或者放置在單體氣氛中。這樣，在該介質膜5上通過聚合吡咯而形成預塗層7a。在陽極引線部件4上只在陽極體3側形成預塗層7a，在形成在陽極引線部件4的前端側上的介質膜5上不形成預塗層7a。因此，預塗層7a不與陽極引線部件4接觸。
在形成了預塗層7a之後，進行第1除去工序，該第1除去工序是通過除去形成在陽極引線部件4上的介質膜5和預塗層7a的一部分，來露出陽極引線部件4的表面。在該第1除去工序中，除去介質膜5和預塗層7a的部分是，在介質膜5上形成了預塗層7a的部分、和在陽極引線部件4的表面上只形成了介質膜5的部分的交界部分。因此，如圖5所示，陽極引線部件4的表面從在介質膜5上形成了預塗層7a的部分與只形成了介質膜5的部分之間環狀地露出。在該第1除去工序中，如圖4所示，對於應除去介質膜5和預塗層7a的部分從雷射源30照射雷射束31。優選從多個方向照射雷射束31。例如，在與一個雷射源30把陽極引線部件4加在中間的位置配置另一個雷射源(未圖示)，從一側的雷射源30照射雷射束31之後，從另一側的雷射源照射雷射束。或者，也可以相對陽極引線部件4而移動一個雷射源30來照射雷射束。
然後進行電解聚合工序，在預塗層7a上形成導電性高分子層7b。在導電性高分子層7b的材料中，使用聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩或者這些的衍生物，導電性高分子層7b和預塗層7a作為固體電解質層7而發揮作用。在該電解聚合工序中，如圖6所示，把陽極體3和陽極引線部件4浸漬在溶解了通過聚合來形成導電性高分子層7b的單體的溶液中。此時，把陽極引線部件4的表面上只形成了介質膜5的部分配置在溶液的液面40位置。在把陽極體3和陽極引線部件4浸漬在上述溶液中之後，把陽極引線部件4作為正極，在被浸漬在溶液中的電極(未圖示)和陽極引線部件4之間施加電壓。導電性高分子層7b首先在陽極引線部件4的露出了表面的部分上形成。該導電性高分子層7b逐漸增大，而接觸到形成在陽極引線部件4上的預塗層7a的端部。與導電性高分子層7b接觸的預塗層7a通過導電性高分子層7b與陽極引線部件4電連接，然後形成覆蓋形成在陽極引線部件4和陽極體3上的預塗層7a的導電性高分子層7b。
一方面，如圖7所示，導電性高分子層7b從陽極引線部件4的露出了表面的部分，沿著溶液的液面40成長，產生毛刺70。導電性高分子層7b雖然也在陽極引線部件4的從溶液液面40突出的部分上形成，但其不容易形成在陽極引線部件4的在表面只形成了介質膜5的部分上。因此，導電性高分子層7b的產生毛刺70的部分，只限於陽極引線部件4的露出了表面的部分。
在上述電解聚合工序之後，進行除去毛刺70的第2除去工序。如圖8所示，在該第2除去工序中，與上述第1除去工序同樣，對應除去毛刺70的部分從雷射源30照射雷射束31。導電性高分子層7b的產生毛刺70的部分只限於陽極引線部件4的露出了表面的部分。因此，在第2除去工序中，與第1除去工序同樣地進行相對雷射源30的陽極引線部件4的定位，通過對陽極引線部件4進行雷射束31的照射，可容易地除去毛刺70。在該第2除去工序中，與導電性高分子層7b的毛刺70一同，也除去形成在比該毛刺70更位於陽極引線部件4的前端側上的介質膜5、和形成在比毛刺70更位於陽極體3側的介質膜5以及形成在該介質膜5上的固體電解質層7的毛刺70側的部分。因此，希望雷射束31的束徑和/或輸出功率大於之前的第1除去工序中的束徑和/或輸出功率。或者，優選使光軸32以上述第1除去工序中的光源位置為中心，進行上下或圓軌跡移動。
這樣，如圖9所示，在陽極引線部件4上，只有在陽極體3的附近留有介質膜5和形成在該介質膜5上的固體電解質層7。另外，陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上。在該第2除去工序之後，進行陽極體和陽極引線部件4的清洗和乾燥工序。然後，進行在導電性高分子層7b上形成炭層8以及銀層9的工序，和調整陽極引線部件4的長度的工序。之後，把平板狀陽極端子10和陰極端子11連接在電容元件2上。
接下來，如圖10所示，在所述陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的形成在大致同一平面上的端面上，通過使用分散器80塗布成為絕緣層50的絕緣材料，而形成絕緣層50。在作為絕緣層50的材料而使用氟彈性體的情況下，如果把氟彈性體溶解在乙二醇類溶劑、例如丙二醇1-單甲醚2-乙酸酯中來使用，則由於其具有與導電性高分子層7b的良好的浸潤性，所以是特別理想的。
之後，把電容元件2放入模具中，通過注塑成型具有熱固化性的環氧樹脂等的合成樹脂，來形成封裝部件12。進一步，進行陽極端子10和陰極端子11的彎折工序和老化工序，最後製成圖1所示的固體電解電容器1。
(實施例2)在實施例2中，與上述實施例1同樣，進行上述陽極氧化處理工序和上述化學聚合工序，然後進行上述第1除去工序。在該實施例2中，在為了在預塗層7a上形成導電性高分子層7b電解聚合工序中，如圖11所示那樣，把陽極引線部件4的在表面上只形成了介質膜5的部分配置在溶液的液面40位置。其它方面與上述實施例1的電解聚合工序相同，在陽極引線部件4的露出了表面的部分上和形成在陽極引線部件4和陽極體3上的預塗層7a上形成導電性高分子層7b。
在該實施例2的電解聚合工序中，導電性高分子層7b形成在溶液液面40的下方。因此，如圖12所示，在實施例2的電解聚合工序中所形成的導電性高分子層7b上未形成實施例1那樣的向陽極引線部件4的側面延伸的毛刺70。此外，在該電解聚合工序中所形成的導電性高分子層7b上如果未產生毛刺70，則也可以在設置於陽極引線部件4的前端側的介質膜5上形成預塗層7a。
然後，與上述實施例1同樣地進行第2除去工序。通過該第2除去工序，在陽極引線部件4上，只在陽極體3附近殘留有介質膜5和固體電解質層7。與上述實施例1同樣，陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上。在該第2除去工序之後，直到在電容元件2上安裝陽極端子10和陰極端子11的工序為止，與上述之後，對上述電容元件2的外周整體噴塗成為絕緣層50的絕緣材料。使陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面被該絕緣層50覆蓋。關於構成絕緣層50的材料，使用了與實施例1相同的氟彈性體。然後，與上述實施例1同樣地進行封裝部件12的形成工序、端子10、11的彎折工序和老化工序。這樣地製成圖13所示的固體電解電容器1。
(比較例)比較例的固體電解電容器除了沒有覆蓋陽極引線部件4上的介質膜5和形成在該介質膜5上的固體電解質層7的端面的絕緣層50這一點以外，其餘與上述實施例相同，並且採用與上述實施例1同樣的方法製成。
對於採用上述實施例1、2的方法製造的固體電解電容器和比較例的電容器進行了高溫負荷試驗。在該高溫負荷試驗中設定了2種環境條件。一種環境條件是溫度為60℃、溼度為90％，另一種環境條件是，溫度為85℃、溼度為85％。在該2種環境條件下，分別進行了1000小時後、和2000小時後的漏電流和短路的檢測。
表1表示其結果。另外，在每組試驗中，對各種試驗樣品分別使用了50個。
表1
從表1中可看出，在比較例中，產生了漏電流不良(LC不良)和短路，而在實施例1和實施例2中，沒有產生漏電流不良(LC不良)和短路。另外，漏電流不良是指在施加額定電壓5分鐘後的漏電流值超過了規定值(0.1×C(固體電解電容器的容量)×V(施加電壓))。
在實施例1和實施例2中，在注塑成型工序和老化工序中被加熱時，絕緣層50因該加熱而軟化，從而使該絕緣層50容易沿著固體電解質層7和介質膜5的端面變形，因此，在固體電解質層7和介質膜5的端面與絕緣層50之間不容易形成間隙。和/或，由於固體電解質層7和介質膜5的熱膨脹率與絕緣層50的熱膨脹率之差比固體電解質層7和介質膜5的熱膨脹率與封裝部件12的熱膨脹率之差小，所以，實施例1和實施例2，在注塑成型工序和老化工序中的被加熱時，與固體電解質層7和介質膜5的端面被封裝部件12直接覆蓋的比較例相比，在固體電解質層7和介質膜5的端面與絕緣層50之間不容易形成因熱膨脹率之差所造成的間隙。這樣，被絕緣層50覆蓋而被加強強度的固體電解質層7和介質膜5的端面，由於可抑制因受外部應力或老化等而發生的龜裂，所以可防止漏電流不良和短路。
而且，即使在封裝部件12與陽極引線部件4之間存在間隙，在高溼環境下外部的水分從陽極端子10和封裝部件12的交界面通過上述間隙進入到封裝部件12內部的情況下，在實施例1和實施例2中，水分也不會附著在被絕緣層50覆蓋的介質膜5和固體電解質層7的端面上，從而可防止漏電流不良和短路。針對這樣的因水分引起的漏電流不良和短路，作為絕緣層50而優選具有良好疏水性的氟類樹脂。另外，在注塑成型時，由於固體電解質層7和介質膜5的端面被絕緣層50所覆蓋，所以可保護固體電解質層7和介質膜5不會因受到注塑壓力而破損。因此，在注塑成型時固體電解質層7和介質膜5不容易破損，可抑制因固體電解質層7和介質膜5的龜裂而造成的漏電流的增大。另外，通過把介質膜5的端面和固體電解質層7的端面形成在同一平面上，雖然使得固體電解質層7與陽極引線部件4之間的間隔變得非常狹窄，然而，在實施例1和實施例2中通過利用絕緣層50來覆蓋介質膜5的端面和固體電解質層7的端面，可抑制漏電流。並且得到證實，只要絕緣層50的厚度大於等於20μm，便可達到上述的效果。並且，由於上述介質膜5和固體電解質層7的端面形成在同一平面上，所以還可以達到提高少許靜電容量的效果。
另外，關於把陽極引線部件4上的介質膜5和固體電解質層7的端面形成在大致同一平面上的方法，不限於使用雷射束31的方法，也可以使用機械式剝離方法等。另外，在實施例1和實施例2中，雖然在第1和第2除去工序中都使用了雷射束31，但也可以只在第2除去工序中使用雷射束。另外，在上述實施例中，作為絕緣層50而使用了具有熱塑性的氟類樹脂的氟彈性體，然而即使使用環氧樹脂等熱固化性樹脂，只要其熱膨脹率小於封裝部件12的熱膨脹率，也可以達到上述的效果。本申請人通過試驗得到證實，在封裝部件12由熱膨脹係數為4.5/℃的環氧樹脂構成的情況下，即使作為絕緣層50而使用了通過添加添加劑而把熱膨脹係數調整為3.8/℃的環氧樹脂，也可以抑制漏電流不良和短路。
另外，本發明的各部分的結構不限於上述的實施方式，對於本技術領域的專業技術人員來說，在不超出權利要求書所記載的本發明的主導技術構思的範圍內，能夠進行各種變更。
權利要求
1.一種固體電解電容器，包括電容元件，其具有陽極體、從該陽極體的一個端面突出的陽極引線部件、在所述陽極體的表面和所述陽極引線部件的所述陽極體附近的表面上一體形成的介質膜、形成在該介質膜上的固體電解質層、和在形成在所述陽極體上的所述固體電解質層上所形成的陰極引出層；與所述陽極引線部件連接的陽極端子；與所述陰極引出層連接的陰極端子；和覆蓋所述電容元件的外周的絕緣性封裝部件，其中，形成在所述陽極引線部件上的所述介質膜和所述固體電解質層的端面形成在大致同一平面上，並且被由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
2.根據權利要求1所述的固體電解電容器，其特徵在於，所述封裝部件由熱固化性材料構成。
3.根據權利要求1所述的固體電解電容器，其特徵在於，所述絕緣層由氟類樹脂構成。
4.一種固體電解電容器，包括電容元件，其具有陽極體、從該陽極體的一個端面突出的陽極引線部件、在所述陽極體的表面和所述陽極引線部件的所述陽極體附近的表面上一體形成的介質膜、形成在該介質膜上的固體電解質層、和在形成在所述陽極體上的所述固體電解質層上所形成的陰極引出層；與所述陽極引線部件連接的陽極端子；與所述陰極引出層連接的陰極端子；和覆蓋所述電容元件的外周的絕緣性封裝部件，其中，形成在所述陽極引線部件上的所述介質膜和所述固體電解質層的端面形成在大致同一平面上，並且被由熱膨脹係數比所述封裝部件的熱膨脹係數小的絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
5.根據權利要求4所述的固體電解電容器，其特徵在於，所述絕緣層由熱塑性材料構成。
6.根據權利要求5所述的固體電解電容器，其特徵在於，所述封裝部件(12)由熱固化性材料構成。
7.根據權利要求5所述的固體電解電容器，其特徵在於，所述絕緣層由氟類樹脂構成。
8.一種固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體的表面和從該陽極體突出的陽極引線部件的表面上形成一體的介質膜的第1工序；在所述介質膜上形成預塗層的第2工序；在所述陽極引線部件的所述陽極體附近保留所述介質膜和所述預塗層，部分地除去所述陽極引線部件上的所述介質膜和所述預塗層，露出所述陽極引線部件的所述陽極體側的表面的第3工序；把所述陽極體和所述陽極引線部件浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件的露出了表面的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層上形成導電性高分子層的第4工序；除去在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上所產生的所述導電性高分子毛刺的第5工序；通過在所述導電性高分子層上形成陰極引出層而形成電容元件的第6工序；通過注塑成型，將所述電容元件的外周利用封裝部件覆蓋的第7工序，其中，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件上的所述陽極體附近的所述介質膜和所述固體電解質層的端面利用由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
9.根據權利要求8所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，在所述第5工序中利用雷射束除去所述導電性高分子毛刺。
10.一種固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體的表面和從該陽極體突出的陽極引線部件的表面上形成一體的介質膜的第1工序；在所述介質膜上形成預塗層的第2工序；在所述陽極引線部件的所述陽極體附近保留所述介質膜和所述預塗層，並且在所述陽極引線部件的前端側保留所述介質膜，部分地除去陽極引線部件上的所述介質膜和所述預塗層，露出陽極引線部件的陽極體側的表面的第3工序；把所述陽極體和所述陽極引線部件浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件前端側的形成了所述介質膜的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層上形成導電性高分子層的第4工序；除去形成在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層的第5工序；在所述導電性高分子層上形成陰極引出層，形成電容元件的第6工序；通過注塑成型，利用封裝部件覆蓋所述電容元件的外周的第7工序，其中，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件上的所述陽極體附近的所述介質膜和所述固體電解質層的端面，利用由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
11.根據權利要求10所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，在所述第5工序中，利用雷射束除去形成在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層。
12.根據權利要求10所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，在所述第3工序中，在所述陽極引線部件的前端側，保留在陽極引線部件表面上只形成有介質膜的部分。
13.一種固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體的表面和從該陽極體突出的陽極引線部件的表面上形成一體的介質膜的第1工序；在所述介質膜上形成預塗層的第2工序；在所述陽極引線部件的所述陽極體附近保留所述介質膜和所述預塗層，部分地除去陽極引線部件上的所述介質膜和所述預塗層，露出所述陽極引線部件的所述陽極體側的表面的第3工序；把所述陽極體和所述陽極引線部件浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件的露出了表面的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層上形成導電性高分子層的第4工序；除去在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上所產生的所述導電性高分子毛刺的第5工序；在所述導電性高分子層上形成陰極引出層，形成電容元件的第6工序；通過注塑成型，利用封裝部件覆蓋所述電容元件的外周的第7工序，其中，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件上的所述陽極體附近的所述介質膜和所述固體電解質層的端面，利用由熱膨脹率比所述封裝部件的熱膨脹率小的絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
14.根據權利要求13所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，在所述第5工序中，利用雷射束除去所述導電性高分子毛刺。
15.一種固體電解電容器的製造方法，包括以下工序在陽極體的表面和從該陽極體突出的陽極引線部件的表面上形成一體的介質膜的第1工序；在所述介質膜上形成預塗層的第2工序；在所述陽極引線部件的陽極體附近保留所述介質膜和所述預塗層，並且在所述陽極引線部件的前端側保留所述介質膜，部分地除去陽極引線部件上的所述介質膜和所述預塗層，露出陽極引線部件的陽極體側的表面的第3工序；把所述陽極體和所述陽極引線部件浸漬在溶解了單體的溶液中，在把所述陽極引線部件的前端側的形成了所述介質膜的部分配置在所述溶液的液面位置的狀態下，使用電解聚合法在所述預塗層上形成導電性高分子層的第4工序；除去形成在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層的第5工序；在所述導電性高分子層上形成陰極引出層，形成電容元件的第6工序；和通過注塑成型，利用封裝部件覆蓋所述電容元件的外周的第7工序，其中，在第5工序之後且在第7工序之前，至少將形成在所述陽極引線部件的所述陽極體附近的所述介質膜和所述固體電解質層的端面，利用由熱膨脹率比所述封裝部件的熱膨脹率小的絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
16.根據權利要求15所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，利用雷射束除去形成在所述陽極引線部件的露出了表面的部分上的所述導電性高分子層。
17.根據權利要求15所述的固體電解電容器的製造方法，其特徵在於，在所述第3工序中，在所述陽極引線部件的前端側，保留只形成有所述介質膜的部分。
全文摘要
本發明提供一種固體電解電容器及其製作方法，該固體電解電容器包括電容元件，其具有陽極體、從該陽極體突出的陽極引線部件、在所述陽極體的表面和所述陽極引線部件的所述陽極體附近的表面上一體形成的介質膜、形成在該介質膜上的固體電解質層、和在所述固體電解質層上所形成的陰極引出層；和覆蓋所述電容元件的外周的絕緣性封裝部件，形成在所述陽極引線部件上的所述介質膜和所述固體電解質層的端面形成在大致同一平面上，並且所述介質膜和所述固體電解質層的端面被由熱塑性絕緣材料構成的絕緣層覆蓋。
文檔編號H01G9/08GK1822264SQ20061000698
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年2月17日
發明者古澤厚志, 平田義和, 後藤公平, 白阪充 申請人:三洋電機株式會社