專利名稱：固體電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制由短路故障所致的自體發(fā)熱的固體電解電容器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的典型的固體電解電容器具有如圖14所示的構(gòu)成。電容器元件15具有大致長方體狀的陽極體1與埋設(shè)在該陽極體1內(nèi)的桿狀的陽極引出部件16。陽極體1是閥作用金屬(鉭、鈮、鈦、或鋁等)的燒結(jié)體，在陽極體1的表面上使該表面氧化而形成電介質(zhì)被膜層2。在該電介質(zhì)被膜層2上依次形成固體電解質(zhì)層3及陰極引出層4。固體電解質(zhì)層3由二氧化錳等的導(dǎo)電性無機(jī)材料、或者、TCNQ絡(luò)鹽或?qū)щ娦跃酆象w等導(dǎo)電性有機(jī)材料形成，陰極引出層4由碳精或銀等形成。
在陽極引出部件16上通過電阻焊接而接合有板狀的陽極端子部件61，在陰極引出層4上使用導(dǎo)電性粘接劑5而接合有板狀的陰極端子部件62。電容器元件15被具有大致長方體狀外形的外裝樹脂部7包覆，陽極端子部件61及陰極端子部件62的一部分被引出到該外裝樹脂部7的外部，沿外裝樹脂部7的外表面向下方彎曲。陽極端子部件61及陰極端子部件62的前端部分配置在外裝樹脂部7的下側(cè)，軟釬焊在實(shí)裝基板上。
在這樣的固體電解電容器中，在由于電介質(zhì)被膜層2的損傷而使陰極與陽極短路的情況下，由于短路電流而導(dǎo)致自體發(fā)熱，在極端的情況下，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生煙霧或起火。在固體電解質(zhì)層3由導(dǎo)電性無機(jī)材料形成的情況下，即使產(chǎn)生自體發(fā)熱，固體電解質(zhì)層3直到達(dá)到相當(dāng)高的溫度也難于產(chǎn)生絕緣化(修復(fù))。此外，在導(dǎo)電性無機(jī)材料含有氧的情況下，易于產(chǎn)生煙霧或起火。因此，在采用導(dǎo)電性無機(jī)材料來形成固體電解質(zhì)層3的固體電解電容器中，作為短路電流的對(duì)策，采用在陰極引出層4與陰極端子部件62之間加裝由于過電流或過熱而不可逆地被切斷的熔斷器的方法(參照特開平6-20891號(hào)公報(bào))。
此外，作為對(duì)于短路的對(duì)策，采用在固體電解電容器的陰極引出層4與陰極端子部件62之間設(shè)置由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層的方法(參照特開平9-129520號(hào)公報(bào))。該電流控制層由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成，在常溫下，雖然通過導(dǎo)電性粒子的接觸來產(chǎn)生多個(gè)導(dǎo)電路徑而使電阻值較低，但在成為高溫時(shí)，因絕緣性聚合體的膨脹而減少導(dǎo)電路徑，所以電阻值變高。因此，在由于短路電流而導(dǎo)致溫度上升時(shí)，將流過固體電解電容器的短路電流限制到極小。進(jìn)而，作為短路對(duì)策，使用由金屬板夾持這樣的電流控制層的電流控制元件的陶瓷電容器已被公知(參照特開平11-176695號(hào)公報(bào))。
作為固體電解電容器的特征之一，可列舉出等效串聯(lián)電阻(ESR)較低。伴隨著電子儀器的高性能化，對(duì)于固體電解電容器要求進(jìn)一步的低ESR化，近年來，將導(dǎo)電率比二氧化錳高10～100倍的導(dǎo)電性聚合體用于固體電解質(zhì)層3的固體電解電容器已被廣泛使用。
可是，如上所述設(shè)置短路對(duì)策用的熔斷器時(shí)、因?yàn)槿蹟嗥鞅旧砭褪请娮瑁曙@著增加了固體電解電容器的ESR。所以，不能在低ESR規(guī)格的固體電解電容器、特別是使用導(dǎo)電性聚合體的固體電解電容器上設(shè)置熔斷器，另外，在固體電解電容器上設(shè)有熔斷器的情況下，雖然能夠與瞬間的過電流相對(duì)應(yīng)，但產(chǎn)生了難于與緩慢的溫度上升所致的冒煙或起火相對(duì)應(yīng)的問題。為了防止這樣的溫度上升所致的冒煙或起火，有必要在固體電解電容器上設(shè)置在比通常的熔斷器的熔點(diǎn)(200～300℃)低的溫度、優(yōu)選地在100～150℃的條件下工作的電流控制結(jié)構(gòu)。此外，固體電解電容器的外裝樹脂部7是這樣制作的將固態(tài)環(huán)氧樹脂等加熱到約180℃而使其熔融、并流入模具中后，在該溫度下保持幾分鐘而使其熱硬化。所以，作為固體電解電容器的電流控制機(jī)構(gòu)，采用低熔點(diǎn)熔斷器等的不可逆性的元件時(shí)，在固體電解電容器的外裝樹脂部7的制作工序中，產(chǎn)生電流控制機(jī)構(gòu)溶解的情況。
此外，如特開平9-129520號(hào)公報(bào)所述，用于固體電解電容器的以往的電流控制層在超過300℃的高溫下產(chǎn)生電流控制層的絕緣化，故不適于防止緩慢的溫度上升所致的冒煙及起火。并且，在固體電解電容器的制造工序中，在陰極引出層4與陰極端子部件62之間直接形成電流控制層，這恐怕會(huì)導(dǎo)致制造工序的長期化與煩雜化。除此之外，根據(jù)發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，能夠確認(rèn)，這樣設(shè)置電流控制層的固體電解電容器的ESR與設(shè)有熔斷器的固體電解電容器的ESR相同，現(xiàn)在，不能實(shí)現(xiàn)具有電流控制層且低ESR的固體電解電容器。
本發(fā)明為了解決上述問題而提出，提供一種具有電流控制層且低ESR的固體電解電容器，進(jìn)一步說，提供一種與現(xiàn)有的固體電解電容器相比能夠在較低的溫度下進(jìn)行電流控制、并且在制造工序中即使施加高溫也能夠在制造后進(jìn)行電流控制的具有電流控制層的固體電解電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的固體電解電容器是一種具有依次形成在具有陽極引出部件的陽極體的表面上的電介質(zhì)被膜層、固體電解質(zhì)層及陰極引出層的電容器元件，陽極端子部件連接在前述陽極引出部件上，陰極端子部件連接在前述陰極引出層上，前述電容器元件被外裝樹脂部包覆的固體電解電容器，其特征在于前述陰極端子部件經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)連接在前述陰極引出層上，前述電流控制機(jī)構(gòu)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層及夾持前述電流控制層的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件，這些電極部件分別接合在前述陰極引出層及前述陰極端子部件上。
此外，本發(fā)明的固體電解電容器，是一種具有依次形成在具有陽極引出部件的陽極體的表面上的電介質(zhì)被膜層、固體電解質(zhì)層及陰極引出層的電容器元件，陽極端子部件連接在前述陽極引出部件上，陰極端子部件連接在前述陰極引出層上，前述電容器元件被外裝樹脂部包覆的固體電解電容器，其特征在于前述陽極端子部件經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)連接在前述陽極引出部件上，前述電流控制機(jī)構(gòu)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層及夾持前述電流控制層的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件，這些電極部件分別接合在前述陽極引出部件及前述陽極端子部件上。
并且，在本發(fā)明的固體電解電容器中，前述電流控制層優(yōu)選地是由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成的層。
此外，本發(fā)明的固體電解電容器具有控制短路電流的電流控制層，前述電流控制層由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成且被由鎳及銅的至少任一方形成的電極部件夾持。前述電極部件優(yōu)選地是鎳板、鎳箔、銅板、銅箔、實(shí)施了鍍鎳的銅板、或?qū)嵤┝隋冩嚨你~箔。
通過在固體電解電容器上設(shè)置具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層及夾持前述電流控制層的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件的電流控制機(jī)構(gòu)，能夠得到具有電流控制層的低ESR的固體電解電容器。此外，與具有電流控制層的現(xiàn)有固體電解電容器相比能夠在更低溫下進(jìn)行電流控制，并且，能夠得到在制造工序中即使施加高溫也能在制造后進(jìn)行電流控制的固體電解電容器。
若將電極部件形成為板狀或箔狀，則在固體電解電容器的制造工序中容易地進(jìn)行電流控制層的處理，并且，能夠容易地將電流控制層配置在陽極側(cè)。此外，將電流控制機(jī)構(gòu)預(yù)先制作成元件狀、即以電流控制元件的形式制作時(shí)，固體電解電容器的制造變得容易。此外，通過使陽極端子部件或陰極端子部件的一部分成為電極部件，而使固體電解電容器的構(gòu)成部件減少。
夾持電流控制層的電極部件優(yōu)選地由鎳及銅的至少任一方形成。并且，通過由混入了導(dǎo)電性粒子的聚乙烯樹脂形成電流控制層，而使電流控制層的電阻值從120℃左右開始急劇上升，與具有現(xiàn)有技術(shù)的電流控制層的固體電解電容器相比，能夠在相當(dāng)?shù)偷臏囟认逻M(jìn)行固體電解電容器的短路電流的控制。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖2是用于本發(fā)明的第1實(shí)施例的固體電解電容器的元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)的透視圖。
圖3是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖4是本發(fā)明的第3實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖5是本發(fā)明的第4實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖6是本發(fā)明的第5實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖7是本發(fā)明的第6實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖8是用于本發(fā)明的第7實(shí)施例的固體電解電容器的元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)的透視圖。
圖9是本發(fā)明的第7實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖10是本發(fā)明的第8實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖11是本發(fā)明的第9實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖12是作為比較例而制作的現(xiàn)有技術(shù)的固體電解電容器的縱剖面圖。
圖13A是表示在外加120Hz的交流電壓的場合n的本發(fā)明固體電解電容器的ESR的溫度變化曲線。
圖13B是表示在外加100KHz的交流電壓的場合n的本發(fā)明固體電解電容器的ESR的溫度變化曲線。
圖14是現(xiàn)有技術(shù)的固體電解電容器的縱剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下、基于附圖來對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(第1實(shí)施例)圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。電容器元件15具有埋設(shè)有桿狀的陽極引出部件16的陽極體1。陽極體1是大致長方體形狀的閥用金屬燒結(jié)體。在本實(shí)施例中，雖然使用鉭燒結(jié)體作為陽極體1，但也可使用鋁、鈮、鈦、或鋯等的燒結(jié)體。此外，在本實(shí)施例中，用鉭線來作為陽極引出部件16。
通過將燒結(jié)體浸漬在H3PO4水溶液中而實(shí)施陽極氧化處理，在陽極體1的表面上形成電介質(zhì)被膜層2。進(jìn)而，通過對(duì)陽極氧化后的陽極體1實(shí)施聚合處理，在電介質(zhì)被膜層2上形成固體電解質(zhì)層3。將聚吡咯、聚噻吩、或聚苯胺等的導(dǎo)電性聚合體、或這些物質(zhì)的衍生物等用于固體電解質(zhì)層3。在本實(shí)施例中，由聚吡咯形成固體電解質(zhì)層3。在固體電解質(zhì)層3上形成由碳精或銀等形成的陰極引出層4。
板狀的陰極端子部件62經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)20而與電容器元件15連接。電流控制機(jī)構(gòu)20具有第1電極部件22a；第2電極部件22b；被夾持在它們之間且由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層21。電容器元件15的陰極引出層4與第1電極部件22a通過含有銀的導(dǎo)電性粘接劑5而接合。陰極端子部件62與第2電極部件22b也同樣地接合。
電流控制層21由在絕緣性聚合體混入了導(dǎo)電性粒子而得的材料形成，例如，將混合了作為導(dǎo)電性粒子的導(dǎo)電性填料、例如將混煉有導(dǎo)電性碳精塊粒子的絕緣性聚合體通過擠壓成形而形成片狀，由此來制作電流控制層21。優(yōu)選地使用聚烯烴、特別優(yōu)選地使用聚乙烯樹脂來作為絕緣性聚合體。與電流控制層21的材料及制法相關(guān)的以上的說明也適用后述的第2～第9實(shí)施例。
導(dǎo)電性金屬制的第1電極部件22a及第2電極部件22b優(yōu)選地為板狀或箔狀。此外，這些電極部件22a、22b優(yōu)選地由鎳及銅的至少任一種形成。具體的說，第1電極部件22a及/或第2電極部件22b優(yōu)選地為鎳板、鎳箔、銅板、銅箔、實(shí)施了鍍鎳的銅板、或?qū)嵤┝隋冩嚨你~箔。與電極部件22a、22b的形狀及材料相關(guān)的以上的說明對(duì)后述的第2～第9實(shí)施例的電極部件22a、22b也適用。
在陽極引出部件16上通過例如電阻焊接而接合有板狀的陽極端子部件61。在本實(shí)施例中，陽極端子部件61及陰極端子部件62由42合金形成。電容器元件15被由環(huán)氧樹脂形成的外裝樹脂部7覆蓋，陽極端子部件61及陰極端子部件62的一部分被引出到該外裝樹脂部7的外部，沿外裝樹脂部7的外表面向下方彎曲。陽極端子部件61及陰極端子部件62的前端部分配置在外裝樹脂部7的下側(cè)，分別成為固體電解電容器的陽極端子及陰極端子。
在本發(fā)明中，對(duì)第1電極部件22a、第2電極部件22b、電流控制層21的形成方法沒有特別的限定。例如，在第1實(shí)施例的固體電解電容器的制造工序中，第1電極部件22a及第2電極部件22b可通過將鎳或銅的糊劑等的導(dǎo)電性金屬糊劑分別涂布在電容器元件15的陰極引出層4及電流控制層21上而形成?？墒?，作為第1電極部件22a及第2電極部件22b，使用鎳板等的導(dǎo)電性金屬板、或鎳箔等的導(dǎo)電性金屬箔可以使固體電解電容器的制造工序簡化。
此外、雖然在電容器元件15的陰極引出層4上依次形成第1電極部件22a、電流控制層21、第2電極部件22b，能夠制造實(shí)施例1的固體電解電容器，但是，這樣在電容器元件15的側(cè)面上依次形成電流控制機(jī)構(gòu)的構(gòu)成要素很麻煩，固體電解電容器的制造時(shí)間變長。所以，如圖2所示，將第1電極部件22a、第2電極部件22b、及被夾持在它們之間的電流控制層21構(gòu)成的元件狀電流控制機(jī)構(gòu)20、即電流控制元件與電容器元件15預(yù)先分別制作。用導(dǎo)電性粘合劑5將該元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)20接合在陰極引出層4上，進(jìn)而只要用導(dǎo)電性粘合劑5將陰極端子部件62接合在電流控制機(jī)構(gòu)20上，則能夠縮短具有電流控制層21的固體電解電容器的制造工序(也可將電流控制機(jī)構(gòu)20預(yù)先接合在陰極端子部件62之后、再接合在陰極引出層4上)。
雖然元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)20能夠通過在電流控制層21的兩面涂布例如鎳糊劑等的導(dǎo)電性金屬糊劑而制作，但若采用導(dǎo)電性金屬板來作為第1電極部件22a及第2電極部件22b、并將這些電極部件22a、22b接合在電流控制層21上，則能夠容易地制造元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)20。優(yōu)選地使用鎳板、銅板、或?qū)嵤┝隋冩嚨你~板作為導(dǎo)電性金屬板，且優(yōu)選地使用鎳箔、銅箔、或?qū)嵤┝隋冩嚨你~箔作為導(dǎo)電性金屬箔。板狀或箔狀的第1電極部件22a及第2電極部件22b分別熱壓接在預(yù)先制作的電流控制層21的兩面上。
(第2實(shí)施例)圖3是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，不存在第1實(shí)施例的第2電極部件22b，電流控制層21被夾持在第1電極部件22a與陰極端子部件62的一部分之間。陰極端子部件62兼有第1實(shí)施例的第2電極部件22b的功能、換言之、前述陰極端子部件62的一部分成為圖1所示的第2電極部件22b。通過這樣的構(gòu)成，在第2實(shí)施例中，固體電解電容器的構(gòu)成要素減少。此外，將第1電極部件22a、電流控制層21及陰極端子部件62與電容器元件15預(yù)先分別制作成元件狀時(shí)，能夠縮短固體電解電容器的制造工序。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用由鎳及銅的任一方形成的電極部件來夾持電流控制層21，故陰極端子部件62優(yōu)選地由鎳及銅的至少任一方形成。也可在由鎳及銅以外的導(dǎo)電性金屬(例如、42合金)形成的陰極端子部件62上實(shí)施鍍鎳或鍍銅處理。
(第3實(shí)施例)圖4是本發(fā)明的第3實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，陽極端子部件61及陰極端子部件62形成平板狀，并且在外裝樹脂部7的下側(cè)、在大致同一平面內(nèi)相互離開地配置。電流控制機(jī)構(gòu)20配置在陽極體1的下側(cè)，陰極端子部件62配置在電流控制機(jī)構(gòu)20的下側(cè)。使用導(dǎo)電性粘接劑5將電流控制機(jī)構(gòu)20的第1電極部件22a接合在陽極體1的下表面上，使用導(dǎo)電性粘接劑5將第2電極部件22b接合在陰極端子部件62的上表面上。
陽極引出部件16從前述陽極體1大致水平地突出，陽極端子部件61配置在陽極引出部件16的下側(cè)。陽極引出部件16與陽極端子部件61經(jīng)由在大致垂直方向上設(shè)置的導(dǎo)電性金屬制的連接部件(63)而連接在一起。連接部件63的一個(gè)端部形成大致水平狀、通過導(dǎo)電性粘接劑5而與陽極端子部件61的上表面接合。連接部件63的另一個(gè)端部也形成大致水平狀，該另一端部電阻焊接在陽極引出部件16上。與第1實(shí)施例相比、在第3實(shí)施例中、陽極端子部件61及陰極端子部件62的長度(電流的路徑)縮短。由此、能夠謀求固體電解電容器的小型化及ESR的降低。
(第4實(shí)施例)圖5是本發(fā)明的第4實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，與第2實(shí)施例同樣地省略了第2電極部件22b，電流控制層21被夾持在第1電極部件22a與陰極端子部件62之間。此外，陽極端子部件61形成為塊狀、陽極引出部件16接合在該陽極端子部件61的上表面上。陽極端子部件61的下表面與外裝樹脂部7的下表面配置在大致同一平面內(nèi)。
(第5實(shí)施例)圖6是本發(fā)明的第5實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。雖然第5實(shí)施例具有與第1實(shí)施例近似的構(gòu)造、但有一點(diǎn)不同電流控制機(jī)構(gòu)20覆蓋與之接合的電容器元件15的整個(gè)上表面。這樣，通過以覆蓋所接合的電容器元件15的表面的方式來接合電流控制機(jī)構(gòu)20，增加電流控制機(jī)構(gòu)20與電容器元件15的接觸面積，從而降低固體電解電容器的ESR。另外，對(duì)第2實(shí)施例～第4實(shí)施例的固體電解電容器也可進(jìn)行與第5實(shí)施例相同的變更。在這種情況下，在第3及第4實(shí)施例的固體電解電容器中，電流控制機(jī)構(gòu)20以覆蓋電容器元件15的整個(gè)下表面的方式進(jìn)行變更。
(第6實(shí)施例)圖7是本發(fā)明的第6實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，電流控制機(jī)構(gòu)20設(shè)置在陽極引出部件16與陽極端子部件61之間。電流控制機(jī)構(gòu)20具有板狀或箔狀的第1電極部件22a、板狀的第2電極部件22b、及夾持在它們之間的電流控制層21。使第2電極部件22b的面積比第1電極部件22a及電流控制層21的面積大。第1電極部件22a用導(dǎo)電性粘接劑5而接合在陽極端子部件61上，與電流控制層21不接觸的第2電極部件22b的延伸部分電阻焊接在陽極引出部件16上。
在第6實(shí)施例的固體電解電容器的制造工序中，最好將如圖8所示的、由第1電極部件22a、第2電極部件22b、及被夾持在它們之間的電流控制層21構(gòu)成的電流控制機(jī)構(gòu)20、即電流控制元件與電容器元件15分別制作。此外，也可以不用圖8所示的電流控制機(jī)構(gòu)20、使用例如導(dǎo)電性粘接劑將圖2所示的電流控制機(jī)構(gòu)20接合在陽極引出部件16及陽極端子部件61上。在這種情況下，也可用導(dǎo)電性金屬箔作為第2電極部件22b。在現(xiàn)有的固體電解電容器中，將電流控制層21配置在電容器元件15的陽極側(cè)比較困難，而在本發(fā)明中，通過用電極部件22a、22b夾持電流控制層21，而能夠容易地將電流控制層21配置在陽極側(cè)。
(第7實(shí)施例)圖9是本發(fā)明的第7實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，不存在圖7所示的第6實(shí)施例的第1電極部件22a，電流控制層21被夾持在第2電極部件22b與陽極端子部件61的一部分之間。陽極端子部件61兼有第6實(shí)施例的第1電極部件22a的功能，換言之，前述陽極端子部件61的一部分成為圖7所示的第1電極部件22a。在本發(fā)明中，因?yàn)殡娏骺刂茖?1優(yōu)選地由鎳及銅的至少任一方形成的電極部件所夾持，故陽極端子部件61優(yōu)選地由鎳及銅的至少任一方形成。也可對(duì)由鎳及銅以外的導(dǎo)電性金屬(例如、42合金)形成的陽極端子部件61實(shí)施鍍鎳或鍍銅處理。
(第8實(shí)施例)圖10是本發(fā)明的第8實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，陽極端子部件61及陰極端子部件62在形成平板狀，并且在外裝樹脂部7的下側(cè)、在大致同一平面內(nèi)相互離開地配置。陰極端子部件62配置在陽極體1的下側(cè)，使用導(dǎo)電性粘接劑5將陰極端子部件62接合在陰極引出側(cè)4上。陽極引出部件16從陽極體1突出成大致水平狀，陽極端子部件61與陽極引出部件16經(jīng)由配置在陽極引出部件16的下側(cè)的電流控制機(jī)構(gòu)20連接在一起。電流控制機(jī)構(gòu)20的第1電極部件22a使用導(dǎo)電性粘接劑5而接合在配置于電流控制機(jī)構(gòu)20的下側(cè)的陽極端子部件61上。第2電極部件22b具有接合在電流控制層21上的平面部分以及從該平面部分大致垂直地延伸的延伸部分，該延伸部分的端部通過例如電阻焊接而接合在陽極引出部件16上。
(第9實(shí)施例)圖11是本發(fā)明的第9實(shí)施例的固體電解電容器的縱剖面圖。在本實(shí)施例中，與第7實(shí)施例同樣地省略了第1電極部件22a，電流控制層21被夾持在第2電極部件22b與陽極端子部件61之間。陽極端子部件61形成為塊狀，陽極端子部件61的下表面與外裝樹脂部7的下表面配置在大致同一平面內(nèi)。電流控制層21配置在陽極端子部件61的上表面上，第2電極部件22b配置在該電流控制層21的上表面上。從陽極體1大致水平突出的陽極引出部件16接合在第2電極部件22b的上表面上。
在第1～第9實(shí)施例的電流控制機(jī)構(gòu)20中，優(yōu)選地使室溫的體積固有電阻為10Ω·cm以下，此外、電流控制機(jī)構(gòu)20的厚度優(yōu)選地為1.0mm以下。
以下，試制本發(fā)明的固體電解電容器并對(duì)測定電特性的結(jié)果進(jìn)行說明。試制的固體電解電容器是圖1所示的第1實(shí)施例的固體電解電容器。電流控制機(jī)構(gòu)20的尺寸為3mm×3mm×0.2mm(厚度)，電流控制層21的厚度為0.15mm，第1電極部件22a及第2電極部件22b的厚度均為0.025mm。固體電解電容器的試制以預(yù)先制作圖2所示的元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)20、并將其接合在電容器元件15上的方式進(jìn)行。將混煉有導(dǎo)電性碳精塊粒子的聚乙烯樹脂通過擠壓成形而形成片狀、由此來制作電流控制層21，進(jìn)而，將成為第1電極部件22a及第2電極部件22b的鎳箔熱壓接在電流控制層21上，來制作元件狀的電流控制機(jī)構(gòu)20。
表1表示對(duì)于試制的26個(gè)固體電解電容器，在常溫(20℃)下測定的120Hz的靜電容量(Cap)與介質(zhì)損耗角的正切值(介質(zhì)損耗)(tanδ)、及100kHz條件下的ESR值。
表1


表2表示在使用實(shí)施了鍍鎳的銅箔作為第1電極部件22a及第2電極部件22b的情況下，試制的26個(gè)固體電解電容器的靜電容量、介質(zhì)損耗及ESR值。
表2


表3表示表1及表2所示值的平均值；及對(duì)于比較例的固體電解電容器、在與上述相同的條件下所測定的靜電容量、ESR、及介質(zhì)損耗。圖12是比較例的固體電解電容器的縱剖面圖。比較例的固體電解電容器具有從試制的第1實(shí)施例的固體電解電容器中除去第1電極部件22a和第2電極部件22b之后所得的構(gòu)成(與特開平9-129520號(hào)公報(bào)所記載的固體電解電容器相同的構(gòu)成)。即、在比較例的固體電解電容器中，在電容器元件15的陰極引出層4上形成有與試制的第1實(shí)施例的固體電解電容器尺寸相同的電流控制層21，在該電流控制層21上接合有陰極端子部件62。在比較例的固體電解電容器的制作中，與上述方式相同地制作的電流控制層21通過被夾持在電容器元件15的陰極引出層4與陰極端子部件62之間并加熱、而接合在陰極引出層4與陰極端子部件62上。
表3

如表3所示，在使用鎳箔、及使用實(shí)施了鍍鎳的銅箔作為電極部件22a、22b的兩種情況下，試制的第1實(shí)施例的固體電解電容器的ESR降低到比較例的固體電解電容器的約1/8，介質(zhì)損耗與比較例的固體電解電容器相比大約減小為比較例的1/3。這樣，在使電流控制層21夾持在第1電極部件22a及第2電極部件22b之間的固體電解電容器中，能夠得到ESR及電介質(zhì)損失大幅減少的結(jié)果。
接著，表示對(duì)于試制的第1實(shí)施例的固體電解電容器(使用鎳箔作為電極部件22a、22b)進(jìn)行的動(dòng)作試驗(yàn)的結(jié)果。動(dòng)作試驗(yàn)以在6.3V的設(shè)定電壓下使不同值的設(shè)定電流(直流)流過短路狀態(tài)下的固體電解電容器的方式進(jìn)行。另外、試制的各固體電解電容器在外加1秒鐘的20V過電壓后成為短路狀態(tài)(此時(shí)的短路電流為0.05A)。表4表示動(dòng)作試驗(yàn)結(jié)果。表4中的所謂控制時(shí)間是從通電時(shí)間開始到進(jìn)行電流控制動(dòng)作(直到短路電流急劇減少)的時(shí)間。所謂最大溫度是測定時(shí)間(約60秒)中的最大電容器溫度，所謂最終電壓、最終電流、最終溫度分別是測定時(shí)間過程中的電容器電壓、電容器電流、電容器溫度。
表4

在設(shè)定電流為0.1～0.4A的情況下，在測定時(shí)間內(nèi)不能確認(rèn)短路電流的控制。在設(shè)定電流為0.5A的情況下，短路電流從通電開始17秒后急劇地減少，從0.5A最終減少到0.07A。此外，最大上升到132℃的電容器溫度降低到102℃。在設(shè)定電流為0.6～1.0A的情況下，在通電開始4秒后能夠確認(rèn)短路電流的控制。
著眼于表4中的最大溫度時(shí)，能夠理解在設(shè)定電流為0.5～1.0A的情況下產(chǎn)生的短路電流的控制起因于電容器溫度上升到120～130℃左右。即、本發(fā)明的固體電解電容器與具有現(xiàn)有的電流控制層的固體電解電容器相比，能夠在更顯著低的溫度下進(jìn)行短路電流的控制。
在設(shè)定電流為1.5A以上時(shí)，取代起因于上述溫度的短路電流控制(溫度控制)，而進(jìn)行起因于電流值的短路電流控制(電流控制)。因?yàn)樵O(shè)定電流的值較大，故電流控制層的電阻值瞬間變大，測定開始后短路電流馬上變小。另外、表4的最下面一行表示在設(shè)定電流為5A的情況下從通電開始經(jīng)過6000秒后測定的試驗(yàn)結(jié)果。測定結(jié)束時(shí)的溫度是105℃。設(shè)定電流為0.5～1.0A的場合的最終溫度與其近似，在本發(fā)明的固體電解電容器中，即使產(chǎn)生短路也能夠?qū)㈦娙萜鳒囟染S持在100℃左右。即、在本發(fā)明的固體電解電容器中，不必?fù)?dān)心由于產(chǎn)生短路而使安裝有該固體電解電容器的基板或該固體電解電容器的外裝樹脂產(chǎn)生煙霧或起火。
圖13A及圖13B表示試制的第1實(shí)施例的固體電解電容器(使用鎳箔作為電極部件22a、22b)的ESR的溫度變化。圖13A表示在外加120Hz的交流電壓0.5Vrms的情況下的ESR的溫度變化，圖13B表示在外加100KHz的交流電壓0.5Vrms的情況下的ESR的溫度變化。雖然在圖13A中未圖示，但在130℃時(shí)ESR為23.155Ω。此外，雖然在圖13B中未圖示，但在130℃時(shí)ESR為22.683Ω。根據(jù)測定結(jié)果，在電容器溫度達(dá)到120℃左右時(shí)，不管外加電壓的頻率大小如何、通過電流控制層21的作用而使ESR急劇增大。
上述實(shí)施例的固體電解電容器雖然使用導(dǎo)電性有機(jī)材料作為固體電解質(zhì)層，但本發(fā)明即使適用于使用二氧化錳等導(dǎo)電性無機(jī)材料的固體電解電容器，也能夠得到同樣的效果。此外、可用除了碳精以外的銅、銀等導(dǎo)電性粒子作為電流控制層所使用的導(dǎo)電性粒子。并且，電流控制層可使用具有與聚乙烯樹脂(熔點(diǎn)約110～140℃)近似熔點(diǎn)的絕緣性樹脂、例如聚丙烯樹脂(熔點(diǎn)約170℃)來形成。
上述實(shí)施例的說明是用于說明本發(fā)明的，不應(yīng)該以將所述的發(fā)明限定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)或縮小范圍的方式來理解。本發(fā)明的各部分構(gòu)成不局限于上述實(shí)施例，當(dāng)然能夠在權(quán)利要求書所述的技術(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行種種變形。
權(quán)利要求
1.一種固體電解電容器，是下述固體電解電容器，即，該電容器具有電容器元件(15)，該元件在具有陽極引出部件(16)的陽極體(1)的表面上依次形成有電介質(zhì)被膜層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)，陽極端子部件(61)連接在前述陽極引出部件(16)上，陰極端子部件(62)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電容器元件(15)被外裝樹脂部(7)包覆，其特征在于前述陰極端子部件(62)經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)(20)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層(21)、及夾持前述電流控制層(21)的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件(22a、22b)，這些電極部件(22a、22b)分別接合在前述陰極引出層(4)及前述陰極端子部件(62)上。
2.一種固體電解電容器，是下述固體電解電容器，該電容器具有電容器元件(15)，該元件在具有陽極引出部件(16)的陽極體(1)的表面上依次形成有電介質(zhì)被膜層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)，陽極端子部件(61)連接在前述陽極引出部件(16)上，陰極端子部件(6 2)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電容器元件(15)被外裝樹脂部(7)包覆，其特征在于前述陰極端子部件(62)經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)(20)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層(21)、及板狀或箔狀的電極部件(22a)，前述電流控制層(21)被夾持在前述電極部件(22a)與前述陰極端子部件(62)之間，前述電極部件(22a)接合在前述陰極引出層(4)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體電解電容器，前述陽極端子部件(61)配置在從前述陽極體(1)大致水平突出的前述陽極引出部件(16)的下側(cè)，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)配置在前述陽極體(1)的下側(cè)，前述陰極端子部件(62)配置在前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)的下側(cè)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的固體電解電容器，前述電容器元件(15)形成為大致長方體狀，通過前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)來覆蓋前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)所接合的前述電容器元件(15)的表面。
5.如權(quán)利要求1或2所述的固體電解電容器，前述電流控制層(21)是由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成的層。
6.一種固體電解電容器，是下述固體電解電容器，該電容器具有電容器元件(15)，該元件在具有陽極引出部件(16)的陽極體(1)的表面上依次形成有電介質(zhì)被膜層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)，陽極端子部件(61)連接在前述陽極引出部件(16)上，陰極端子部件(62)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電容器元件(15)被外裝樹脂部(7)包覆，其特征在于前述陽極端子部件(61)經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)(20)連接在前述陽極引出部件(16)上，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層(21)及夾持前述電流控制層的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件(22a、22b)，這些電極部件(22a、22b)分別接合在前述陽極引出部件(16)及前述陽極端子部件(61)上。
7.如權(quán)利要求6所述的固體電解電容器，接合在前述陽極引出部件(16)上的電極部件(22b)具有與前述電流控制層(21)不接觸的延長部分，前述延長部分與前述陽極引出部分(16)接合。
8.一種固體電解電容器，是下述固體電解電容器，該電容器具有電容器元件(15)，該元件在具有陽極引出部件(16)的陽極體(1)的表面上依次形成有電介質(zhì)被膜層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)陽極端子部件(61)連接在前述陽極引出部件(16)上，陰極端子部件(62)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電容器元件(15)被外裝樹脂部(7)包覆，其特征在于前述陽極端子部件(61)經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)(20)連接在前述陽極引出部件(16)上，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層(21)及板狀或箔狀的電極部件(22b)，前述電流控制層(21)被夾持在前述電極部件(22b)與前述陽極端子部件(61)之間，前述電極部件接合在前述陽極端子部件(61)上。
9.如權(quán)利要求8所述的固體電解電容器，前述電極部件(22b)具有與前述電流控制層(21)不接觸的延長部分，前述延長部分與前述陽極引出部件(16)接合。
10.如權(quán)利要求6～權(quán)利要求9的任一項(xiàng)所述的固體電解電容器，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)配置在從前述陽極體(1)大致水平突出的前述陽極引出部件(16)的下側(cè)，前述陽極端子部件(61)配置在前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)的下側(cè)，前述陰極端子部件(62)配置在前述陽極體(1)的下側(cè)。
11.如權(quán)利要求6～權(quán)利要求9的任一項(xiàng)所述的固體電解電容器，前述電流控制層(21)是由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成的層。
12.一種固體電解電容器，具有控制短路電流的電流控制層(21)，前述電流控制層(21)由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成且通過由鎳及銅的至少任一方形成的一對(duì)電極部件(22a、22b)而被夾持。
13.如權(quán)利要求12所述的固體電解電容器，前述電極部件(22a、22b)的至少一方是鎳板、鎳箔、銅板、銅箔、實(shí)施了鍍鎳的銅板、或?qū)嵤┝隋冩嚨你~箔。
14.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的固體電解電容器，前述電流控制層(21)及前述電極部件(22a、22b)構(gòu)成為元件狀。
15.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的固體電解電容器，前述絕緣性聚合體是聚乙烯樹脂。
16.如權(quán)利要求12所述的固體電解電容器，具有在備有陽極引出部件(16)的陽極體(1)上依次形成有電介質(zhì)被覆層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)的電容器元件(15)。
17.如權(quán)利要求16所述的固體電解電容器，具有連接在前述陰極引出層(4)上的陰極端子部件(62)，一方的電極部件(22a)接合在前述陰極引出層(4)上，另一方的電極部件(22b)接合在前述陰極端子部件(62)上。
18.如權(quán)利要求16所述的固體電解電容器，具有連接在前述陽極引出部件(16)上的陽極端子部件(61)，一方的電極部件(22b)接合在前述陽極引出部件(16)上，另一方的電極部件(22a)接合在前述陽極端子部件(61)上。
19.如權(quán)利要求16所述的固體電解電容器，具有連接在前述陰極引出層(4)上的陰極端子部件(62)，一方的電極部件(22a)接合在前述陰極引出層(4)上，前述陰極端子部件(62)的一部分成為另一方的電極部件(22b)。
20.如權(quán)利要求16所述的固體電解電容器，具有連接在前述陽極引出部件(16)上的陽極端子部件(61)，一方的電極部件(22b)接合在前述陽極引出部件(16)上，前述陽極端子部件(61)的一部分成為另一方的電極部件(22a)。
21.一種具有控制固體電解電容器的短路電流的電流控制層(21)的電流控制元件，前述電流控制層(21)由混入了導(dǎo)電性粒子的絕緣性聚合體形成，且由鎳及銅的至少任一方形成的電極部件(22a、22b)夾持。
22.如權(quán)利要求21所述的電流控制元件，前述固體電解電容器是權(quán)利要求16～權(quán)利要求20的任一項(xiàng)所述的固體電解電容器。
23.一種固體電解電容器的制造方法，是具有控制短路電流的電流控制層(21)的低等效串聯(lián)電阻的固體電解電容器的制造方法，包括將權(quán)利要求21所述的電流控制元件接合在電容器元件(15)上的工序。
全文摘要
本發(fā)明的固體電解電容器具有形成在備有陽極引出部件(16)的陽極體(1)的表面上的電介質(zhì)被膜層(2)、固體電解質(zhì)層(3)及陰極引出層(4)的電容器元件(15)。陽極端子部件(61)連接在前述陽極引出部件(16)上，陰極端子部件(62)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電容器元件(15)被外裝樹脂部(7)包覆。前述陰極端子部件(62)經(jīng)由電流控制機(jī)構(gòu)(20)連接在前述陰極引出層(4)上，前述電流控制機(jī)構(gòu)(20)具有由于過電流或過熱而可逆地增大電阻的電流控制層(21)及夾持前述電流控制層(21)的板狀或箔狀的一對(duì)電極部件。這些電極部件分別接合在前述陰極引出層(4)及前述陰極端子部件(62)上。
文檔編號(hào)H01G2/14GK1549285SQ200310119740
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者上川秀德, 森田晃一, 井二仁, 小山洋幸, 一, 幸 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社, 三洋電子部品株式會(huì)社, 泰科電子雷伊化學(xué)株式會(huì)社