固体电解电容器用阳极体及 采用该阳极体的固体电解电容器 【技术领域】
本发明涉及用于各种电子仪器的固体电解电容器用阳极体及采用该阳极体的固体电解电容器。
背景技术
图8A和图8B是表示以往的固体电解电容器(以下称为SEC)所用的电容器元件结构的剖视图和正视图。如图8A所示，多孔质的阳极体15是由阀金属粉末构成的成形体经烧结而形成的。而且，阳极导出线16埋设于阳极体15中，其一端露出在外部。阳极体15的外表面上依次层叠形成电介质保护膜17、固体电解质层18和阴极层19，从而构成电容器元件14。图9是表示将3个以往的电容器元件14层叠而构成的层叠型SEC的结构剖视图。如图9所示，多个电容器元件14对齐后层叠。
接着，在各电容器元件14的阳极导出线16上连接外部阳极端子21A，在阴极层19上连接外部阴极端子21B。各阳极导出线16之间通过通电连接件20相互连接。最后，将层叠的电容器元件14整体用绝缘性外包装树脂22包覆，即为成品。
此外，日本专利特开2000-306782号公报中揭示了将阳极体15薄型化的方法。如图10A所示，首先在形成阳极的阀金属箔23的表面和内面形成烧结体层24。然后，如图10B所示，切断包括形成阳极导出部地阀金属箔23(冲孔)在内的烧结体层24。这样，就能制得薄型SEC用阳极体。但是，该薄型化后的SEC用阳极体，在切断形成于阀金属箔23上的组成阳极的烧结体层24时，同时切断了形成阳极导出部的阀金属箔23。
其结果如图11所示，在冲孔切断面上露出了阀金属箔23。而且，若是通过阳极氧化而形成电介质保护膜，则与烧结体层24的表面所形成的电介质保护膜相比，露出于上述切断面的阀金属箔23上所形成的电介质保护膜的缺陷就较多。其结果是，在以后形成固体电解质的工序中，会在该缺陷部分形成固体电解质，可能引起和阀金属箔23的直接接触，这样漏电流(LC)容易增多，甚至在极端情况下会导致短路。另一方面，对于如图8A和8B所示的阳极体15中埋设了阳极导出线16的结构，与阳极体15的容积相比，阳极导出线16的容积小。此外，对于如图10A和图10B所示的阀金属箔23外表面形成了烧结体层24的结构，与烧结体层24的容积相比，阳极导出部23的容积小。其结果是，对于使用这类阳极体的以往的SEC来说，也存在ESR(等效串联电阻)特性变大的问题。SEC的重要电特性包括漏电流、ESR和ESL(等效串联电感)等。本发明的目的是提供漏电流特性和ESR特性优秀的SEC用阳极体及采用该阳极体的SEC。
【发明内容】
本发明提供了固体电解电容器，在由形成阳极的阀金属箔及在该阀金属箔的表面和内面分别用阀金属形成的烧结体层所构成的固体电解电容器用阳极体中，除阀金属箔的阳极导出部之外的3个方向的端面全部被在上述阀金属箔的表面和内面分别用阀金属形成的烧结体层包覆。
此外，本发明还提供了以下固体电解电容器，在由形成阳极的阀金属箔及包覆除该阀金属箔的阳极导出部之外的部分的用阀金属形成的烧结体层所构成的固体电解电容器用阳极体中，被上述烧结体层包覆的阀金属箔的平面部面积在烧结体层平面部面积的1/2以上。
【附图说明】
图1是表示本发明实施方式1的SEC用阳极体的正视图。
图2是表示采用本发明实施方式1的SEC用阳极体的SEC元件结构的剖视图。
图3是表示采用本发明实施方式1的SEC用阳极体的SEC的漏电流特性的特性图。
图4是表示本发明实施方式2的SEC结构的剖视图。
图5是表示本发明实施方式3的SEC用阳极体的结构的正视图。
图6A是表示本发明实施方式4的SEC用阳极体的俯视图。
图6B是表示本发明实施方式4的SEC用阳极体的正视图。
图7是表示本发明实施方式5的SEC用阳极体的结构的正视图。
图8A是表示用于以往的SEC的电容器元件的结构的剖视图。
图8B是表示用于以往的SEC的电容器元件的结构的正视图。
图9是表示以往将多个电容器元件层叠而形成的SEC的结构的剖视图。
图10A和图10B是表示以往的SEC用阳极体的制造方法的斜视图。
图11是表示以往的SEC用阳极体的结构的侧视图。
【具体实施方式】
下面通过实施方式及附图，对本发明的固体电解电容器(SEC)加以说明。附图为模拟图，各位置的尺寸未必正确。
(实施方式1)
在本实施方式中，作为阀金属箔、阀金属粉末都使用了钽。图1表示由阀金属箔2以及用阀金属粉末形成的烧结体层3所构成的阳极体1。烧结体层3将除了阳极导出部2A之外的阀金属箔2的整个表面包覆。图2表示采用上述阳极体1的电容器元件4。电容器元件4的结构是在烧结体层3的外表面依次层叠电介质保护膜5、固体电解质层6及阴极层7。阴极层7由碳层和银糊层构成。
然后，对具有上述结构的SEC用阳极体1及采用此阳极体的电容器元件4的制造方法加以说明。
首先，将阀金属箔2冲孔、切断成预先规定的元件形状，将其一端作为阳极导出部2A。将除此阳极导出部2A之外的部分用由钽金属粉末和粘结剂形成的浆料进行包覆。然后，除去粘结剂，在真空中烧结，形成烧结体层3。这样就制得SEC用阳极体1。接着，将此阳极体1在磷酸溶液中进行阳极氧化，在阀金属箔2及烧结体层3的表面形成电介质保护膜5。再采用以下任意一种方法，在电介质保护膜5上形成固体电解质层6。一种方法是将阳极体1浸渍于硝酸锰溶液中后提起来，经热分解后由二氧化锰形成固体电解质层6。另一种方法是通过常规方法使吡咯单体等导电性高分子材料聚合形成聚吡咯等固体电解质层6。在以上形成的固体电解质层6上层叠形成碳层和银糊层，从而构成了阴极层7。经过以上工序，制得电容器元件4。最后，在此电容器元件4的阳极导出线2A及阴极层7上分别连接外部阳极端子和外部阴极端子。然后，用绝缘性外包装树脂将此SEC元件4全部包覆，制得SEC。
这样制得的本实施方式1的SEC和以往的SEC(具有阀金属箔端面切断后露出的结构)的漏电流(LC)特性示于图3。用烧结体层3包覆阀金属箔2的端面的SEC，与具有阀金属箔2的端面切断后露出的结构的以往SEC相比，其漏电流特性大为改善，漏电流有所减少。即，若用烧结体层3包覆阀金属箔2的端面，则该端面具有适当的表面粗度。即使在此面上形成电介质保护膜5，也能得到保护膜缺陷较少的SEC。其结果是，对于漏电流特性的改善作出了巨大贡献。图3中的端面防护剂涂敷品是指用防护材料包覆切断后露出的阀金属箔2端面的SEC。采用这种结构也能改善漏电流特性。本发明的露出端面是表示除阳极导出部2A侧之外的被切断的3个端面。此外，也可用喷砂等方法使切断后露出的阀金属箔2的端面粗化，这样在同一端面上就没有阀金属箔2的平滑部分。因此，在电介质保护膜形成中就不会因应力而受损，这样电介质保护膜5的形状稳定化。其结果是，在电介质保护膜5上形成了固体电解质层6后，也能得到漏电流特性良好的固体电解电容器。本实施方式1中，对阀金属箔2及阀金属粉末采用钽的构成进行了说明。但是本发明不受此限定，使用其他阀金属也能得到同样的作用效果。阀金属可选自钽、铌、钽和铌的合金中的1种。
(实施方式2)
在本实施方式2中，对将多个上述实施方式1得到的电容器元件4层叠而形成的SEC加以说明。和实施方式1相同的部分采用相同符号，其详细说明省略，只对不同部分参考附图加以说明。
如图4所示，本实施方式2中是3个电容器元件4层叠。各电容器元件4用导电性粘接剂(图中未示出)相互接合。从电容器元件4露出的阀金属箔2的阳极导出部2A和外部阳极端子8A连接，阴极层7和外部阴极端子8B连接。各阀金属箔2的各阳极导出部2A之间用通电连接件9连接。层叠的3个电容器元件4整体用绝缘性外包装树脂10包覆。具有上述结构的本实施方式2的SEC是将3个上述实施方式1的漏电流特性良好的薄型化电容器元件4层叠而形成的。其结果是可以提供薄型化和大容量化并存、漏电流少、ESR小、性能优异的SEC。
(实施方式3)
下面，参考附图5对由多孔质的钽组成的SEC用阳极体11的制造方法加以说明。除了采用多孔质的钽箔(也可以用板)代替阀金属箔(钽箔)之外，其余操作和实施方式1相同，制得阳极体11。多孔质钽可以使用发泡金属或海绵状金属。接着，将该阳极体11在规定位置分离加工成显现容量的阴极形成部11B和阳极导出部11A。该分离加工是从边界部分的界面起对阳极导出部11A的全部或只对界面采用加压加工压制使之平滑。然后，在上述阴极形成部11B和阳极导出部11A的界面上进行涂敷防护材料(图中未示出)等处理。这样，多孔质部分就分离了(不连续)。防护材料可以选用绝缘性的树脂材料，这样能够防止以后工序中阴极材料粘附到阳极导出部11A而引起短路。接着，用该阳极体11与实施方式1同样地制作电容器元件。最后将多个该电容器元件层叠制成SEC。具有以上构成的本实施方式3的SEC用阳极体11，由于使用了多孔质的钽，所以能够在阳极体11的3个端面形成密合性良好的电介质保护膜。而且，在其上形成的固体电解质层稳定，能够得到漏电流特性良好的SEC。
上述实施方式3的SEC的漏电流特性如图3所示。从图3可知，与以往的SEC相比，其漏电流特性大为改善，漏电流有所减少。即，阳极体11的端面不存在平滑的结构对于改善漏电流特性具有很大作用。
本实施方式3的阳极体11的阴极形成部11B的表面和内面，即使和实施方式1一样用钽金属粉末形成的烧结体层3包覆，也能得到同样的效果。
此外，多孔质阀金属并不限定为钽。
(实施方式4)
以与上述实施方式1不同之处为中心加以说明。
如图6A和图6B所示，阳极体101是除了钽金属箔102的阳极导出部102A之外的全部表面被钽金属粉末形成的烧结体层103包覆而形成的。
阀金属箔102被烧结体层103包覆的平面部面积可以是以下的任一种，即，为烧结体层103平面部面积的1/2以上或阳极导出部102A的截面积对应于烧结体层103的截面积的比例在10％以上。采用该固体电解电容器用阳极体101通过和上述实施方式1相同的方法制得SEC。
比较以上制得的SEC的ESR特性。实施例1是阀金属箔2被烧结体层3包覆的平面部面积为烧结体层3平面部面积的1/2以上、且阀金属箔2的阳极导出部2A的截面积对应于烧结体层3的截面积的比例为10％的SEC。实施例2是扩大阀金属箔2的阳极导出部2A的截面积，使其与烧结体层3的截面积的比例达到30％的SEC。以往例子是埋设了阳极导出线并使其一端露出的阀金属粉末形成的成形体经烧结后得到的多孔质SEC。比较上述SEC的ESR特性，其结果如表1所示。
由表1可知，最好使SEC实现阀金属箔102被烧结体层103包覆的平面部面积是烧结体层103平面部面积的1/2以上，及阳极导出部102A的截面积对应于烧结体层103的截面积的比例在10％以上中的至少一种结构。这样，形成阳极的阀金属箔102和烧结体层103之间的接合就能可靠。而且，由于阀金属箔102的阳极导出部102A和烧结体层103的接触面积变大，所以能够得到ESR下降、高频应答性优异的SEC。此外，如实施例2所示，若将阳极导出部2A的截面积再放大，则ESR可进一步下降。其结果是，可进一步得到高频应答性优异的SEC。
表1 实施例1 实施例2 以往例子 阀金属箔 的形状 烧结体面积 的1/2以上的 面积(箔) 烧结体面积的 1/2以上的面积、 截面积2倍(箔) 烧结体面积 不满1/2 (金属丝) 截面积比 10 30 0.1 ESRmΩ (100KHz) 40 20 120 CV/g 80000 80000 80000
本实施方式4对阀金属箔及阀金属采用钽的例子加以说明。但是，本发明不受此限定，采用其他阀金属也能得到同样的作用效果。阀金属可以选自钽、铌、钽和铌的合金中的1种，也可以组合使用上述金属。
(实施方式5)
在图7中，阳极体111的结构是除了钽金属箔112的阳极导出部112A之外的全部表面都被钽金属粉末形成的烧结体层113所包覆。
构成上述阳极体111的阀金属箔112的阳极导出部112A的平面部面积及截面积至少要和被烧结体层113所包覆的阀金属箔112的平面部面积及截面积相同。即，不能使从烧结体层113引出的阀金属箔112的阳极导出部112A的面积减少。
这样构成的SEC用阳极体111，由于阳极导出部112A的面积没有减少，所以能使SEC的ESR下降。
如上所述，本发明的SEC用阳极体及采用此阳极体的SEC，在阳极体端面上形成的电介质保护膜没有平滑面。其结果是能提供电介质保护膜的形状稳定化、在电介质保护膜上形成固体电解质层后漏电流特性也很好的SEC。
此外，具备形成阳极体的阀金属箔被烧结体层包覆的平面部面积是烧结体层平面部面积的1/2以上的结构，以及阳极导出部的截面积对应于烧结体层的截面积的比例在10％以上的结构中的至少一种结构。
其结果是，形成阳极的阀金属箔和烧结体层之间的接合很可靠。而且，由于阀金属箔的阳极导出部和烧结体层的接触面积变大，因此可以提供ESR有所下降、高频应答性优异的SEC。