專利名稱：電容元件及其制造方法和帶電容元件的固體電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在高速電源電路中使用的固體電解電容器的電容元件及其制造方法。
使用圖5說明以往的功能性聚合物鋁電解電容器的構(gòu)造。圖5為示出以往功能性聚合物鋁電解電容器的剖面圖。圖5中，101是陽極用鋁電極箔，102是介質(zhì)層(氧化物層)，103是導(dǎo)電性聚合物層，104是碳層，105是Ag膠層，106是陽極端子，107是陰極端子，108是模塑樹脂。
預(yù)先對陽極用鋁電極箔101進(jìn)行粗糙化處理，而且，在表面上形成介質(zhì)層102。在這樣在表面設(shè)置了介質(zhì)層102的陽極用鋁電極箔101的表面上，形成由聚吡咯(polypyrrole)，聚噻吩(polythiophene)，聚苯胺(polyaniline)等構(gòu)成的導(dǎo)電性聚合物層103。進(jìn)而，在導(dǎo)電性聚合物層103上，順序形成碳層104和Ag膠層105，構(gòu)成以往的電容元件。對于該以往的電容元件分別接合陽極端子106和陰極端子107，進(jìn)而用模塑樹脂108密封電容元件，由此形成以往的功能性聚合物鋁電解電容器。
這種以往的功能性聚合物鋁電解電容器的特征是比作為電解質(zhì)使用了電解液的電解電容器(以下，稱為電解液型的電解電容器)ESR更低。而為了謀求進(jìn)一步的大容量和低ESR，還開發(fā)使用Ag粘接劑把上述以往的電容元件疊層多個的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，在上述以往的電容元件中，為進(jìn)一步降低ESR，還進(jìn)行了導(dǎo)電性聚合物層103的材料或者碳層104、Ag膠層105的材料的開發(fā)。
另外，為了實現(xiàn)更低的ESR，作為其它以往的電容元件，提出了把形成介質(zhì)層的陽極用鋁電極箔和起陰極用集電體功能的金屬體(以下，稱為陰極用集電金屬體)僅在導(dǎo)電性聚合物層中接合的電容元件(日本特開平11-219861號公報)。
但是，在具有上述那樣的以往電容元件的功能性聚合物鋁電解電容器中，存在著以下的問題。
首先，存在著在疊層陶瓷電容器排列中難以降低以往的功能性聚合物鋁電解電容器的ESR，而只降低導(dǎo)電性聚合物層或者碳層、Ag膠層的固有電阻并不充分這樣的問題。這一點，在把使用了功能性聚合物的電解電容器與電解液型的電解電容器相比較時從盡管功能性聚合物的導(dǎo)電度比電解液的導(dǎo)電度高2位以上、但是使用了功能性聚合物的電解電容器與電解液型的電解電容器相比ESR僅降低1位左右的情況可知。即，在使用了功能性聚合物的電解電容器中為了實現(xiàn)疊層陶瓷電容器排列的低ESR，需要進(jìn)行降低材料的固有電阻以外的開發(fā)，即需要降低導(dǎo)電性聚合物層與碳層，碳層與Ag膠層等各種界面電阻的開發(fā)。
另一方面，在把陽極用鋁電極箔與陰極用集電金屬體僅在導(dǎo)電性聚合物層中接合的結(jié)構(gòu)中，由于與上述的結(jié)構(gòu)相比較界面少，因此可以可靠地謀求ESR更低。但是在該結(jié)構(gòu)的情況下，由于需要在使形成了介質(zhì)層的陽極用鋁電極箔與陰極用集電金屬體相對而重合以后，把用于粘接的導(dǎo)電性聚合物充填在陽極用鋁電極箔與陰極用集電金屬體的縫隙之間的工藝，或者在使陰極用集電金屬體與陽極用鋁電極箔接近重疊以后，把它們配置在電解液中，從陰極用集電金屬體一側(cè)通過電解聚合形成導(dǎo)電性聚合物層的工藝，因此存在著制造工藝復(fù)雜的問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明電容元件的特征在于，具備表面被粗糙化了的陽極用閥金屬體；設(shè)置在上述陽極用閥金屬體表面的介質(zhì)層；設(shè)置在上述介質(zhì)層上的陰極用導(dǎo)電層；以及設(shè)置在上述陰極用導(dǎo)電層上的陰極用集電金屬體，其中，上述陰極用導(dǎo)電層由第1導(dǎo)電性聚合物層、第2導(dǎo)電性聚合物層以及配置在上述第1導(dǎo)電性聚合物層與上述第2導(dǎo)電性聚合物層之間的導(dǎo)電性粘接劑層這三層構(gòu)成。
這樣，本發(fā)明的電容元件的陰極用導(dǎo)電層是3層構(gòu)造，是在陽極用閥金屬體上設(shè)置第1導(dǎo)電性聚合物層、在陰極用集電金屬體上設(shè)置第2導(dǎo)電性聚合物層、用導(dǎo)電性粘接劑層把這些第1與第2導(dǎo)電性聚合物層粘接的結(jié)構(gòu)。因此，在作為電容元件一體化時，預(yù)先在陽極用閥金屬體上設(shè)置第1導(dǎo)電性聚合物層，在陰極用集電金屬體上設(shè)置第2導(dǎo)電性聚合物層，通過導(dǎo)電性粘接劑層把兩者疊層的同時沿著疊層方向能夠進(jìn)行加壓。如果這樣進(jìn)行加壓，則能夠進(jìn)一步擴大陰極用集電金屬體與第2導(dǎo)電性聚合物層之間等的各層間的接觸面積。從而能夠降低陰極用集電金屬體與第2導(dǎo)電性聚合物層之間的界面電阻等的各層間的界面電阻。
另外，第1以及第2導(dǎo)電性聚合物層是比較柔軟的材料。從而，在用這樣的第1以及第2導(dǎo)電性聚合物層夾持導(dǎo)電性粘接劑層的結(jié)構(gòu)中，這三層之間的接觸面積大，同時還把界面電阻抑制得很低。從而，能夠把用這三層構(gòu)成的陰極用導(dǎo)電層內(nèi)的電阻值也抑制得很低。進(jìn)而，如果在作為電容元件一體化時充分加壓，則能夠把陰極用導(dǎo)電層內(nèi)的電阻值抑制得更低。
另外，通過設(shè)置導(dǎo)電性粘接劑層，第1導(dǎo)電性聚合物層與第2導(dǎo)電性聚合物層相互不會剝離，在加大接觸面積的同時能夠穩(wěn)定地進(jìn)行保持。
如以上那樣，如果依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，則能夠抑制各層間的界面電阻，實現(xiàn)低ESR。
另外，在本發(fā)明的電容元件中，上述導(dǎo)電性粘接劑層最好由分散了導(dǎo)電性粒子的熱硬化樹脂構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的電容元件中，上述陽極用閥金屬體最好由鋁箔、鉭箔以及鈮箔的某一種構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的電容元件中，上述陰極用集電金屬體最好由從其表面露出那樣埋入了碳粒子的金屬箔構(gòu)成。如果依據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠進(jìn)一步降低陰極用集電金屬體與第2導(dǎo)電性聚合物層的界面電阻，能夠進(jìn)一步實現(xiàn)低ESR。
另外，本發(fā)明的電容元件的制造方法的特征在于，包括在形成于陽極用閥金屬體表面上的介質(zhì)層上形成第1導(dǎo)電性聚合物層的工序；在陰極用集電金屬體的表面上形成第2導(dǎo)電性聚合物層的工序；在上述第1導(dǎo)電性聚合物層上以及第2導(dǎo)電性聚合物層上的至少一方涂敷導(dǎo)電性粘接劑的工序；以及層疊上述陽極用閥金屬體與上述陰極用集電金屬體使得上述第1導(dǎo)電性聚合物層與上述第2導(dǎo)電性聚合物層通過上述導(dǎo)電性粘接劑而相對，在沿著層疊方向加壓的狀態(tài)下使上述導(dǎo)電性粘接劑硬化的工序。
如果依據(jù)該方法，則能夠不經(jīng)過復(fù)雜的工藝謀求降低各層間的界面電阻，實現(xiàn)低ESR。另外，由加壓產(chǎn)生的作用與上面所述相同。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電解電容器的特征在于，具備上述本發(fā)明的電容元件，還具備對上述電容元件進(jìn)行模塑的模塑材料；與上述陽極用閥金屬體連接的陽極端子；以及與上述陰極用集電金屬體連接的陰極端子。
這樣，由于本發(fā)明的電解電容器使用能夠?qū)崿F(xiàn)低ESR的本發(fā)明的電容元件，因此能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷疊層電容器排列的低ESR。
另外，本發(fā)明的電解電容器還可以具備疊層了多個上述電容元件的電容元件疊層體。
另外，本發(fā)明的電解電容器中，最好在上述電容元件或者上述電容元件疊層體的上表面以及下表面中的至少一方與上述模塑材料之間配置彈性體。如果依據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，則即使在封裝以后，通過彈性體對于電容元件或者電容元件疊層體沿著疊層方向作用壓縮力。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的界面連接。
本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點通過以下所示的記述可以充分明確。另外，本發(fā)明的益處可以在參考附圖的以下的說明中明確。
圖2是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的固體電解電容器的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的固體電解電容器的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是由導(dǎo)電性粘接劑層接合產(chǎn)生的壓力與ESR的關(guān)系圖。
圖5是示出以往的功能性聚合物鋁電解電容器的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
(實施形態(tài)1)

圖1中示出本實施形態(tài)的電容元件的概略結(jié)構(gòu)。圖1中，11是陽極用閥金屬箔，12是介質(zhì)層，13是第1導(dǎo)電性聚合物層，14是導(dǎo)電性粘接劑層，15是第2導(dǎo)電性聚合物層，16是陰極用集電金屬箔，17是碳粒子。陽極用閥金屬箔11通過電解腐蝕把表面粗糙化。
以下，對照本發(fā)明的電容元件制造方法的一實施形態(tài)說明本發(fā)明本實施形態(tài)的電容元件的結(jié)構(gòu)。
首先，例如，在純度99.99％的鋁箔中加入交流電流，在以鹽酸為主體的電解液中進(jìn)行電解腐蝕，由此把鋁箔粗糙化以便制做陽極用閥金屬箔11。接著，在中性的電解液中對陽極用閥金屬箔11進(jìn)行陽極氧化，在陽極用閥金屬箔11的表面上形成具有任意耐壓的介質(zhì)層12。其次，使用包含摻雜劑和各單體的溶液，通過化學(xué)聚合或者化學(xué)聚合與電解聚合形成由聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等構(gòu)成的第1導(dǎo)電性聚合物層13。
另一方面，作為陰極用集電金屬箔16，使用Cu箔、Ni箔、或者使用壓力機等在Cu箔或者Ni箔或者Al箔的表面(與第2導(dǎo)電性聚合物層15接觸的面)中埋入了碳粒子17的材料。使用包含摻雜劑和各單體的溶液，通過電解聚合在該陰極用集電金屬箔16的表面上形成由聚吡咯、聚噻吩、聚苯酚等構(gòu)成的第2導(dǎo)電性聚合物層。
接著，在第1導(dǎo)電性聚合物層13以及第2導(dǎo)電性聚合物層15上的至少一方涂敷成為導(dǎo)電性粘接劑層14的分散了碳粒子或者導(dǎo)電性聚合物粒子等導(dǎo)電性粒子的熱硬化樹脂，把兩者粘接。這時，例如加入92×106Pa～1.47×107Pa的壓力，在保持沿著疊層方向加壓的狀態(tài)下使導(dǎo)電性粘接劑層14硬化，作為電容元件在總體上一體化。
在本發(fā)明的電容元件及其制造方法中，雖然陽極用閥金屬箔11最好是鋁、鉭、鈮，但只要是閥金屬箔則并不限定于這些也可以是其它的金屬。另外，粗糙化的方法也不限定于直流腐蝕等，也可以使用其它方法。
另外，為了實現(xiàn)疊層陶瓷電容器排列的低ESR，降低陰極用集電金屬箔16與第2導(dǎo)電性聚合物層15的界面電阻，降低第1導(dǎo)電性聚合物層13或者第2導(dǎo)電性聚合物層15與導(dǎo)電性粘接劑層14的界面電阻是有效的。本發(fā)明的電容元件由于是在陽極一側(cè)設(shè)置第1導(dǎo)電性聚合物層13，在陰極一側(cè)設(shè)置第2導(dǎo)電性聚合物層15，用導(dǎo)電性粘接劑層14把這些層13、15粘接的結(jié)構(gòu)，因此在作為電容元件而一體化時能夠沿著疊層方向加壓。通過這樣加壓，能夠更加擴大陰極用集電金屬箔16與第2導(dǎo)電性聚合物層15的接觸面積，由此，能夠降低陰極用集電金屬箔16與第2導(dǎo)電性聚合物層15的界面電阻。進(jìn)而，在本發(fā)明的電容元件中，在與第1以及第2導(dǎo)電性聚合物層13、15接觸的導(dǎo)電性粘接劑層14中使用把能夠擴大接觸面積的碳或者柔軟的導(dǎo)電性聚合物粒子分散在樹脂中的導(dǎo)電性粘接劑層14。由此，由于擴大了導(dǎo)電性粘接劑14與第1及第2導(dǎo)電性聚合物層13、15的接觸面積，因此界面電阻降低。進(jìn)而，通過在加壓狀態(tài)下使導(dǎo)電性粘接劑14硬化，能夠保持接觸面積擴大了的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的低ESR。另外，通過具備導(dǎo)電性粘接劑層14，第1導(dǎo)電性聚合物層13與第2導(dǎo)電性聚合物層15相互不會剝離。進(jìn)而，由于導(dǎo)電性粘接劑14是熱硬化性的，因此提高了對于熱的可靠性。從而，還能夠得到一體化的電容元件的可靠性。另外，雖然最好是在導(dǎo)電性粘接劑14中分散了碳或者導(dǎo)電性聚合物的粒子的熱硬化樹脂，然而在形成電容元件方面并不限于這些，只要是導(dǎo)電性的粘接劑就可以使用。
另外，陰極用集電金屬箔16雖然只要是金屬箔即可，但是最好使用固有電阻低，而且能夠通過電解聚合形成第2導(dǎo)電性聚合物層15，并且能夠進(jìn)行錫焊的Cu箔或者Ni箔，或者除此之外為了降低界面電阻，通過使用壓力機在Cu箔或者Ni箔或者鋁箔的表面(與第2導(dǎo)電性聚合物層15接觸的表面)中埋入了碳粒子17的材料。
如以上那樣，如果依據(jù)本結(jié)構(gòu)的電容元件，則由于能夠降低陰極用集電金屬箔16與第2導(dǎo)電性聚合物層15的界面電阻，進(jìn)而降低第1以及第2導(dǎo)電性聚合物層13、15與導(dǎo)電性粘接劑層14的界面電阻，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低ESR。
圖2中，作為本發(fā)明的電解電容器的一實施形態(tài)，示出具備了本實施形態(tài)的電容元件的固體電解電容器。圖2中，18是模塑材料，19是陽極端子，20是陰極端子。
圖2所示的固體電解電容器是在兩面形成了圖1所示電容元件的構(gòu)造的電容元件，即，具備通過使用導(dǎo)電性粘接劑14在加壓狀態(tài)下把設(shè)置了第1導(dǎo)電性聚合物層13的一片陽極用閥金屬箔11與設(shè)置了第2導(dǎo)電性聚合物層15的2片集電用金屬箔16粘接、從而在總體上一體化了的電容元件。例如，用作為填料包含氧化硅的液態(tài)環(huán)氧系列的模塑材料18把該電容元件成型，研磨端面使陽極用閥金屬箔11和陰極用集電金屬箔16露出，通過鍍Ni等或者導(dǎo)電性膠等分別形成陽極端子19和陰極端子20，由此，可以得到本實施形態(tài)的固體電解電容器。
另外，在本實施形態(tài)中，是經(jīng)過導(dǎo)電性聚合物層13、15以及導(dǎo)電性粘接劑層14把一片陽極用閥金屬箔11和兩片集電用金屬箔16疊層的結(jié)構(gòu)，而也可以是經(jīng)過導(dǎo)電性聚合物層13、15以及導(dǎo)電性粘接劑層14疊層了多片陽極用閥金屬箔11和陰極用集電金屬箔16的結(jié)構(gòu)。另外，陽極端子19或者陰極端子20的結(jié)構(gòu)也不限于上述。另外，模塑材料18的形成方法也不限定于基于液態(tài)模塑材料的成型。也可以是通過傳遞模塑的成型。
本實施形態(tài)的固體電解電容器如上所述，由于使用降低了陰極用集電金屬箔16與第2導(dǎo)電性聚合物層15的界面電阻以及降低了第1以及第2導(dǎo)電性聚合物層13、15與導(dǎo)電性粘接劑層14的界面電阻的電容元件，因此能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷疊層電容器排列的低ESR。
(實施形態(tài)2)圖3中示出作為本發(fā)明電解電容器一實施形態(tài)的固體電解電容器的概略結(jié)構(gòu)。圖3中，21是橡膠彈性體。另外，在與實施形態(tài)1中說明過的構(gòu)件相同的構(gòu)件上標(biāo)注相同的參考符號，并且在這里省略這些構(gòu)件的說明。
本實施形態(tài)的固體電解電容器是疊層了多個圖2所示的固體電解電容器所具有的電容元件的結(jié)構(gòu)。即，本實施形態(tài)固體電解電容器具備通過使用導(dǎo)電性粘接劑14在加壓狀態(tài)下把設(shè)置了第1導(dǎo)電性聚合物層13的2片陽極用閥金屬箔11與設(shè)置了第2導(dǎo)電性聚合物層15的3片集電用金屬箔16粘接、而把總體一體化了的電容元件疊層體。
進(jìn)而，在上述固體電解電容器中，用粘接劑等在電容元件疊層體的上表面以及下表面上固定并設(shè)置例如由丁苯橡膠(SBR)構(gòu)成的板狀橡膠彈性體21。另外，這里設(shè)置的彈性體不限定橡膠，也能夠使用例如發(fā)泡樹脂板。
用作為填料包含氧化硅的環(huán)氧系列的模塑材料18對如以上那樣在上下表面設(shè)置了彈性體21的電容元件的疊層體進(jìn)行傳遞模塑成型。然后，研磨模塑材料18的端面使陽極用閥金屬箔11和陰極用集電金屬箔16露出，通過鍍Ni等或者導(dǎo)電性膠等形成陽極端子19和陰極端子20，由此，得到本實施形態(tài)的固體電解電容器。另外，陽極端子19或者陰極端子20的結(jié)構(gòu)不限定于上述。還有，模塑材料18的形成方法不限定于傳遞模塑，也可以是流入液態(tài)的模塑樹脂使其加熱硬化而成型。
在本實施形態(tài)的固體電解電容器中，通過硬化收縮模塑材料18在橡膠彈性體21中發(fā)生應(yīng)力，由于通過該應(yīng)力電容元件的疊層體在疊層方向上被壓縮，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對于熱應(yīng)力更穩(wěn)定的界面接觸。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)低ESR而且對于熱應(yīng)力可靠性高的固體電解電容器。還有，在這里對于疊層多個電容元件的固體電解電容器設(shè)置了橡膠彈性體21，而即使對于實施形態(tài)1的固體電解電容器那樣沒有疊層多個電容元件的結(jié)構(gòu)，也能夠同樣地設(shè)置橡膠彈性體21。在該情況下，也能夠得到與本實施形態(tài)相同的效果。
以下，使用實施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(實施例1)在本發(fā)明的實施例1中，制做了實施形態(tài)1所示的電容元件以及固體電解電容器。
作為陽極用閥金屬箔11，使用了純度99.99％，厚度100μm的鋁箔。在濃度10wt％，液溫35℃的以鹽酸為主體的電解液中加入交流電流，把該鋁箔的兩面電解腐蝕，粗糙化。該鋁箔的粗糙化層的厚度是40μm。
其次，沖切上述鋁箔，作為陽極用閥金屬箔11。為了分離形成第1導(dǎo)電性聚合物層13的部分，在陽極用閥金屬箔11的一部分上粘貼絕緣性條，把成為電容器部的陽極用閥金屬箔11的有效部分做成3.5mm見方。在液溫60℃下，濃度為5wt％的以己二酸銨水溶液作為陽極氧化液，以化成電壓8V進(jìn)行恒定電壓化成，在陽極用閥金屬箔11的表面形成介質(zhì)層12。
接著，在成為陽極用閥金屬箔11的電容器部分的面(上述3.5mm見方的面部分)上滴下包含噻吩單體和鐵系氧化劑以及摻雜劑的溶液，首先通過化學(xué)聚合很薄地形成導(dǎo)電性聚合物層13。然后，通過電解聚合充分地形成導(dǎo)電性聚合物層13。
另一方面，作為陰極用集電金屬箔16，使用在粗糙化了的鋁箔表面上通過壓力機等埋入碳粒子的材料。在包含噻吩單體和摻雜劑的電解液中進(jìn)行電解聚合，在陰極用集電金屬箔16上形成第2導(dǎo)電性聚合物層15。
接著，在第1導(dǎo)電性聚合物層13上涂敷由碳精和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性粘接劑層14，把陽極用閥金屬箔11與陰極用集電金屬箔16疊層，使得第1導(dǎo)電性聚合物層13與第2導(dǎo)電性聚合物層15對置。這時，用兩個陰極用集電金屬箔16夾持一個陽極用閥金屬箔11，加入9.8×106Pa的壓力，在120℃的氮氣環(huán)境中保持加壓的狀態(tài)下使導(dǎo)電性粘接劑層14硬化，制作成為一體的電容元件。
然后，把所制做的上述電容元件配置在聚四氟乙烯的模型中，在模型與電容元件的縫隙之間，在氮氣環(huán)境中流入含有無機填料的液態(tài)環(huán)氧系列的模塑材料18并且使其硬化，密封電容元件。接著，通過切斷，切出用模塑材料18密封的電容元件。
接著，通過研磨，使陽極用閥金屬箔11以及陰極用集電金屬箔16的與陽極端子19或者陰極端子20連接的部分露出，進(jìn)行Zn置換以及鍍Ni，在鍍Ni的基礎(chǔ)上電鍍Cu，形成陽極端子19和陰極端子20。
其次，作為老化，在80℃，80％RH的環(huán)境中吸濕，加入恒定電壓進(jìn)行介質(zhì)層12的再修復(fù)，使其干燥，獲得固體電解電容器。
以上那樣制做的本實施例的固體電解電容器從基于LCR測量儀的頻率特性出發(fā)，120Hz的電容量是大約14μF。100KHz時的ESR是大約2～3mΩ。另外，本實施例的固體電解電容器即使進(jìn)行2次峰值溫度260℃，10秒的焊錫回流試驗，也幾乎沒有發(fā)現(xiàn)ESR值的變化。
圖4中示出導(dǎo)電性粘接劑層14的接合時的施加壓力與ESR的關(guān)系一例。如從圖4可知，在大約比3.92×106Pa大的施加壓力下，可以得到10mΩ以下的ESR，而且成為ESR穩(wěn)定的區(qū)域，即ESR值沒有發(fā)生很大變化的區(qū)域。從而，通過在可以得到很小的、穩(wěn)定的ESR值的預(yù)定值以上的壓力下使導(dǎo)電性粘接劑層硬化，能夠得到低且穩(wěn)定的ESR值的電容元件以及固體電解電容器。
(實施例2)在本發(fā)明的實施例2中，制做了實施形態(tài)2所示的固體電解電容器。
作為陽極用閥金屬箔11，使用了純度99.99％，厚度100μm的鋁箔。在濃度10wt％，液溫35℃的以鹽酸為主體的電解液中加入交流電流，把該鋁箔的兩面電解腐蝕，粗糙化。該鋁箔的粗糙化層的厚度是40μm。
其次，沖切上述鋁箔，作為陽極用閥金屬箔11。為了分離形成第1導(dǎo)電性聚合物層13的部分，在陽極用閥金屬箔11的一部分上粘貼絕緣性條，把成為電容器部的陽極用閥金屬箔11的有效部分做成3.5mm見方。在液溫60℃下，以濃度為5wt％的己二酸銨水溶液作為陽極氧化液，以化成電壓8V進(jìn)行恒定電壓化成，在陽極用閥金屬箔11的表面形成介質(zhì)層12。
接著，在成為陽極用閥金屬箔11的電容器部的面(上述3.5mm見方的面部分)上滴下包含噻吩單體和鐵系氧化劑以及摻雜劑的溶液，首先通過化學(xué)聚合很薄地形成導(dǎo)電性聚合物層13。然后，通過電解聚合充分地形成導(dǎo)電性聚合物層13。
另一方面，作為陰極用集電金屬箔16，使用在粗糙化了的鋁箔表面上通過壓力機等埋入了碳粒子的材料。在包含噻吩單體和摻雜劑的電解液中進(jìn)行電解聚合，在陰極用集電金屬箔16上形成第2導(dǎo)電性聚合物層15。
接著，在第1導(dǎo)電性聚合物層13上涂敷由碳精和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性粘接劑層14，把陽極用閥金屬箔11與陰極用集電金屬箔16層疊，使得第1導(dǎo)電性聚合物層13與第2導(dǎo)電性聚合物層15對置。這時，用3個陰極用集電金屬箔16夾持2個陽極用閥金屬箔11，加入9.8×106Pa的壓力，在120℃的氮氣環(huán)境中保持加壓的狀態(tài)下使導(dǎo)電性粘接劑層14硬化，制做了成為一體的電容元件疊層體。
接著，在電容元件的疊層體的上下表面上分別用瞬時粘接劑固定由板狀的SBR構(gòu)成的橡膠彈性體21。
然后，把配置了橡膠彈性體21的電容元件的疊層體配置在聚四氟乙烯的模型中，在模型與電容元件疊層體的縫隙之間，在氮氣環(huán)境中流入含有無機填料的液態(tài)環(huán)氧系列的模塑材料18并且使其硬化，密封電容元件的疊層體及橡膠彈性體21。接著，通過切斷，切出用模塑材料18密封的電容元件的疊層體以及橡膠彈性體21。
接著，通過研磨，使陽極用閥金屬箔11以及陰極用集電金屬箔16的與陽極端子19或者陰極端子20連接的部分露出，進(jìn)行Zn置換以及鍍Ni，在鍍Ni的基礎(chǔ)上電鍍Cu，形成陽極端子19和陰極端子20。
其次，作為老化，在80℃，80％RH的環(huán)境中吸濕，加入恒定電壓進(jìn)行介質(zhì)層12的再修復(fù)，使其干燥，獲得固體電解電容器。
以上那樣制做的本實施例的固體電解電容器從基于LCR測量儀的頻率特性出發(fā)，120Hz的容量是大約28μF。100KHz時的ESR是大約2mΩ。另外，本實施例的固體電解電容器即使進(jìn)行5次峰值溫度260℃，10秒的焊錫回流試驗，也幾乎沒有發(fā)現(xiàn)ESR值的變化。
(比較例)作為比較例，制做了圖5所示的以往的功能性聚合物電解電容器。
作為陽極用鋁電極箔101，使用了純度99.99％，厚度100μm的鋁箔。在濃度10wt％，液溫35℃的以鹽酸為主體的電解液中加入交流電流，把該鋁箔的兩面電解腐蝕，進(jìn)行粗糙化。該鋁箔中的粗糙化層的厚度是40μm。
其次，沖切上述鋁箔，作為陽極用鋁電極箔101。為了分離形成導(dǎo)電性聚合物層103的部分，在陽極用鋁電極箔101的一部分上粘貼絕緣性條，把成為電容器部的陽極用鋁電極箔101的有效部分做成3.5mm見方。在液溫60℃下，以濃度為5wt％的己二酸銨水溶液作為陽極氧化液，以化成電壓8V進(jìn)行恒定電壓化成，在陽極用鋁電極箔101的表面形成介質(zhì)層102。
接著，在成為陽極用鋁電極箔101的電容器部的面(上述3.5mm見方的面部分)上滴下包含聚噻吩單體和鐵系氧化劑以及摻雜劑的溶液，首先通過化學(xué)聚合很薄地形成導(dǎo)電性聚合物層103。然后，通過電解聚合充分地形成導(dǎo)電性聚合物層103。
接著，通過浸漬和加熱形成碳層104以及Ag膠層105。
接著，在陽極用鋁電極箔101上焊接陽極端子106，把陰極端子107粘接到Ag膠層105上以后，通過傳遞成型形成模塑樹脂108。
最后，在80℃，80％RH的氣氛中吸濕，加入恒定電壓，進(jìn)行介質(zhì)層102的再修復(fù)，使其干燥，得到固體電解電容器。如以上那樣制做的以往的固體電解電容器根據(jù)基于LCR測量儀的頻率特性，120Hz的電容量是大約14μF。另外，100KHz時的ESR值大約是20mΩ，比實施例1、2的固體電解電容器的大。
這樣，如果依據(jù)實施例1、2的電容元件、固體電解電容器以及它們的制造方法，則與以往的電容元件或者固體電解電容器相比較，確認(rèn)了能夠?qū)崿F(xiàn)低ESR。
另外，例如如果把這些固體電解電容器安裝在電路基板內(nèi)部，則能夠得到ESR值低的內(nèi)部安裝電容器的電路基板。
如以上那樣，本發(fā)明的電容元件以及固體電解電容器不經(jīng)過復(fù)雜的工藝，能夠降低各界面電阻，能夠?qū)崿F(xiàn)疊層陶瓷電容器排列的低ESR。
權(quán)利要求
1.一種電容元件，其特征在于具備表面被粗糙化了的陽極用閥金屬體；設(shè)置在上述陽極用閥金屬體表面的介質(zhì)層；設(shè)置在上述介質(zhì)層上的陰極用導(dǎo)電層；以及設(shè)置在上述陰極用導(dǎo)電層上的陰極用集電金屬體，上述陰極用導(dǎo)電層由第1導(dǎo)電性聚合物層、第2導(dǎo)電性聚合物層以及配置在上述第1導(dǎo)電性聚合物層與上述第2導(dǎo)電性聚合物層之間的導(dǎo)電性粘接劑層這三層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1中所述的電容元件，其特征在于上述導(dǎo)電性粘接劑層由分散了導(dǎo)電性粒子的熱硬化樹脂構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1中所述的電容元件，其特征在于上述陽極用閥金屬體由鋁箔、鉭箔以及鈮箔中的一種構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1中所述的電容元件，其特征在于上述陰極用集電金屬體由從其表面露出那樣埋入了碳粒子的金屬箔構(gòu)成。
5.一種電容元件的制造方法，該制造方法制造權(quán)利要求1中所述的電容元件，其特征在于，包括在形成于陽極用閥金屬體表面上的介質(zhì)層上形成第1導(dǎo)電性聚合物層的工序；在陰極用集電金屬體的表面上形成第2導(dǎo)電性聚合物層的工序；在上述第1導(dǎo)電性聚合物層上以及上述第2導(dǎo)電性聚合物層上的至少一方涂敷導(dǎo)電性粘接劑的工序；以及疊層上述陽極用閥金屬體與上述陰極用集電金屬體使得上述第1導(dǎo)電性聚合物層與上述第2導(dǎo)電性聚合物層經(jīng)過上述導(dǎo)電性粘接劑而對置，在沿著疊層方向加壓的狀態(tài)下使上述導(dǎo)電性粘接劑硬化的工序。
6.一種固體電解電容器，其特征在于至少具備一個權(quán)利要求1中所述的電容元件，還具備對上述電容元件進(jìn)行模塑的模塑材料；與上述陽極用閥金屬體連接的陽極端子；以及與上述陰極用集電金屬體連接的陰極端子。
7.如權(quán)利要求6中所述的固體電解電容器，其特征在于具備疊層了多個上述電容元件的電容元件疊層體。
8.如權(quán)利要求6中所述的固體電解電容器，其特征在于在上述電容元件的上表面以及下表面中的至少一方與上述模塑材料之間配置了彈性體。
9.如權(quán)利要求7中所述的固體電解電容器，其特征在于在上述電容元件疊層體的上表面以及下表面中的至少一方與上述模塑材料之間配置了彈性體。
全文摘要
本發(fā)明的電容元件在粗糙化了的陽極用閥金屬箔的表面上設(shè)置介質(zhì)層,進(jìn)而,順序設(shè)置陰極用導(dǎo)電層、陰極用集電金屬體。陰極用導(dǎo)電層是三層構(gòu)造,從介質(zhì)層一側(cè)開始順序地成為第1導(dǎo)電性聚合物層、導(dǎo)電性粘接劑層及第2導(dǎo)電性聚合物層。本發(fā)明的電容元件通過把形成在陽極用閥金屬箔一側(cè)的第1導(dǎo)電性聚合物層和形成在陰極用集電金屬體以一側(cè)的第2導(dǎo)電性聚合物層經(jīng)過導(dǎo)電性粘接劑層疊層,并且沿著疊層方向加壓而制成。
文檔編號H05K1/16GK1353432SQ0113939
公開日2002年6月12日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月12日
發(fā)明者嶋田干也, 中田泰彥, 中谷誠一, 白石誠吾, 半田浩之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社