固体电解电容器

技术领域

本发明涉及固体电解电容器。

背景技术

固体电解电容器具备在由铝等阀作用金属构成的基体的表面具有电介质层的阀作用金属基体、以及包括设置在该电介质层上的固体电解质层的阴极层。

例如，在专利文献1中公开了一种固体电解电容器的制造方法，具备如下工序：(A)准备第一片材，该第一片材具备在表面形成有电介质层的阀作用金属基体、以及设置在上述电介质层上的固体电解质层；(B)准备由金属箔构成的第二片材；(C)通过绝缘材料覆盖上述第一片材；(D)在上述第一片材的上述固体电解质层上形成导电体层；(E)层叠上述第一片材与上述第二片材而制作层叠片材；(F)将密封材料填充到上述层叠片材的贯通孔而制作层叠块体；(G)通过切断层叠块体而制作多个元件层叠体；以及(H)形成第一外部电极及第二外部电极。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-79866号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据专利文献1，在将层叠块体切断而单片化为元件层叠体时，能够使构成阳极的阀作用金属基体和构成阴极的金属箔在元件层叠体的各个端面露出，因此，不需要对元件层叠体的端面进行研磨的工序，能够高效地制造固体电解电容器。

在这样的固体电解电容器中，如果从端面露出的阳极及阴极的比例(接触面积)小，则产生等效串联电阻(ESR)增大这样的问题、以及与外部电极的紧贴性下降这样的问题。

另外，固体电解电容器的尺寸越小，阳极及阴极变得越薄，因此，难以降低ESR、并且难以提高与外部电极的紧贴性。该趋势在使用比阳极薄的材料的阴极中变得显著。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种ESR低且与外部电极的紧贴性高的固体电解电容器。

用于解决问题的方案

本发明的固体电解电容器具备树脂成形体、第一外部电极以及第二外部电极。上述树脂成形体具备层叠有多个电容器元件的层叠体和密封上述层叠体的周围的密封树脂。上述树脂成形体具有在与上述电容器元件的层叠方向平行的厚度方向上相对的底面及上表面、在与上述层叠方向正交的长度方向上相对的第一端面及第二端面、以及在与上述层叠方向及上述长度方向正交的宽度方向上相对的第一侧面及第二侧面。上述第一外部电极设置在上述树脂成形体的上述第一端面。上述第二外部电极设置在上述树脂成形体的上述第二端面。上述电容器元件包含在表面具有电介质层的阳极、以及经由上述电介质层与上述阳极对置的阴极。上述阳极包含在芯部的表面具有多孔质部的阀作用金属基体。上述阴极包含阴极引出层。上述第一外部电极与从上述第一端面露出的上述阀作用金属基体电连接。上述第二外部电极与从上述第二端面露出的上述阴极引出层电连接。

在本发明的第一实施方式中，在将未从上述第二端面露出的上述阴极引出层的内部的厚度设为t

在本发明的第二实施方式中，在将未从上述第二端面露出的上述阴极引出层的内部的厚度设为t

发明效果

根据本发明，能够提供ESR低且与外部电极的紧贴性高的固体电解电容器。

附图说明

图1是示意性示出本发明的固体电解电容器的一例的立体图。

图2是沿着图1所示的固体电解电容器的II-II线的剖视图。

图3是将图2所示的固体电解电容器的III部放大后的剖视图。

图4是将图2所示的固体电解电容器的IV部放大后的剖视图。

图5是示意性示出阴极引出层的露出部的另一例的剖视图。

图6是示意性示出阀作用金属基体的露出部的另一例的剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明的固体电解电容器进行说明。

但是，本发明不限定于以下的结构，在不改变本发明的主旨的范围内能够适当变更而应用。需要说明的是，将以下记载的各实施方式的优选结构组合两个以上而得到的结构也是本发明。

[固体电解电容器]

图1是示意性示出本发明的固体电解电容器的一例的立体图。

图1所示的固体电解电容器1是表面安装型的固体电解电容器，具备树脂成形体9、第一外部电极11以及第二外部电极13。

树脂成形体9为长方体状。树脂成形体9具有在长度方向(L方向)上相对的第一端面9a及第二端面9b、在厚度方向(T方向)上相对的底面9c及上表面9d、以及在宽度方向(W方向)上相对的第一侧面9e及第二侧面9f。这里，长度方向、宽度方向以及厚度方向相互正交。

在第一端面9a设置有第一外部电极11，在第二端面9b设置有第二外部电极13。

底面9c是成为固体电解电容器1的安装面的一侧的面。

在本说明书中，将固体电解电容器或树脂成形体的沿着长度方向及厚度方向的面称为LT面，将沿着长度方向及宽度方向的面称为LW面，将沿着宽度方向及厚度方向的面称为WT面。因此，在图1所示的固体电解电容器1中，树脂成形体9的第一端面9a及第二端面9b是WT面，底面9c及上表面9d是LW面，第一侧面9e及第二侧面9f是LT面。

图2是沿着图1所示的固体电解电容器的II-II线的剖视图。

树脂成形体9具备层叠有多个电容器元件20的层叠体30以及密封层叠体30的周围的密封树脂8。在图2所示的例子中，层叠有8个电容器元件20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H。电容器元件20的层叠方向与树脂成形体9的厚度方向(T方向)平行。

在图2所示的例子中，在树脂成形体9的底部设置有支承基板9g，支承基板9g的底部表面成为树脂成形体9的底面9c。支承基板9g是为了使电容器元件20的层叠体30一体化而设置的。

电容器元件20包括在表面具有电介质层5的阳极3、以及经由电介质层5与阳极3对置的阴极7。在层叠体30中，层叠后的电容器元件20之间也可以经由未图示的导电性粘接剂相互接合。在该情况下，导电性粘接剂也看作是阴极7的一部分。

构成电容器元件20的阳极3包括阀作用金属基体3a。阀作用金属基体3a在芯部的表面具有蚀刻层等多孔质部。在多孔质部的表面设置有电介质层5。

在树脂成形体9的第一端面9a引出阀作用金属基体3a。设置于树脂成形体9的第一端面9a的第一外部电极11与从第一端面9a露出的阀作用金属基体3a电连接。

构成电容器元件20的阴极7包括形成在电介质层5上的固体电解质层7a、形成在固体电解质层7a上的导电层7b、以及形成在导电层7b上的阴极引出层7c。

在树脂成形体9的第二端面9b引出阴极引出层7c。设置于树脂成形体9的第二端面9b的第二外部电极13与从第二端面9b露出的阴极引出层7c电连接。

在图2所示的例子中，构成电容器元件20的阀作用金属基体3a的第二端面9b侧的端部由密封树脂8密封。因此，阀作用金属基体3a与固体电解质层7a或导电层7b不直接接触。另一方面，在阀作用金属基体3a的第二端面9b侧的端部被电介质层5覆盖等实施了绝缘处理的情况下，阀作用金属基体3a的第二端面9b侧的端部也可以被固体电解质层7a及导电层7b覆盖。

图3是将图2所示的固体电解电容器的III部放大后的剖视图。

在图3中，在将未从第二端面9b露出的阴极引出层7c的内部的厚度设为t

图4是将图2所示的固体电解电容器的IV部放大后的剖视图。

在图4中，在将未从第一端面9a露出的阀作用金属基体3a的内部的厚度设为t

需要说明的是，在阀作用金属基体3a的内部的厚度t

在本发明的第一实施方式中，如图3及图4所示，满足t

在本发明的第一实施方式中，t

在本发明的第一实施方式中，t

如图3所示，阴极引出层7c优选具有厚度朝向第二端面9b变大的倒锥形部41a及41b。在阴极引出层7c具有倒锥形部的情况下，可以仅具有上侧倾斜的倒锥形部41a，也可以仅具有下侧倾斜的倒锥形部41b。

在阴极引出层7c具有倒锥形部的情况下，可以是所层叠的全部的电容器元件20的阴极引出层7c具有倒锥形部，也可以是一部分的电容器元件20的阴极引出层7c具有倒锥形部。在多个电容器元件20的阴极引出层7c具有倒锥形部的情况下，倒锥形部的形状可以相同，也可以不同。

如图4所示，阀作用金属基体3a优选具有厚度朝向第一端面9a变大的倒锥形部42a及42b。在阀作用金属基体3a具有倒锥形部的情况下，可以仅具有上侧倾斜的倒锥形部42a，也可以仅具有下侧倾斜的倒锥形部42b。

在阀作用金属基体3a具有倒锥形部的情况下，可以是所层叠的全部的电容器元件20的阀作用金属基体3a具有倒锥形部，也可以是一部分的电容器元件20的阀作用金属基体3a具有倒锥形部。在多个电容器元件20的阀作用金属基体3a具有倒锥形部的情况下，倒锥形部的形状可以相同，也可以不同。

可以是阴极引出层7c及阀作用金属基体3a中的任意一方具有倒锥形部，也可以是阴极引出层7c及阀作用金属基体3a双方具有倒锥形部。在阴极引出层7c及阀作用金属基体3a双方具有倒锥形部的情况下，倒锥形部的形状可以相同，也可以不同。

倒锥形部的形状可以是直线锥形，也可以是曲线锥形。作为曲线锥形(也称为喇叭状锥形)，可以是指数函数锥形，也可以是无法由特定的函数表示的锥形。

图5是示意性示出阴极引出层的露出部的另一例的剖视图。

如图5所示，阴极引出层7c的露出部也可以具有相比于第二端面9b向内部凹陷的凹部43。通过在阴极引出层7c的露出部设置凹部43，能够进一步增大阴极引出层7c的露出部与第二外部电极13的接触面积。

在阴极引出层7c具有凹部的情况下，可以是所层叠的全部的电容器元件20的阴极引出层7c具有凹部，也可以是一部分的电容器元件20的阴极引出层7c具有凹部。在多个电容器元件20的阴极引出层7c具有凹部的情况下，凹部的形状可以相同，也可以不同。

在阴极引出层7c具有凹部的情况下，阴极引出层7c可以具有倒锥形部，也可以不具有倒锥形部。

图6是示意性示出阀作用金属基体的露出部的另一例的剖视图。

如图6所示，阀作用金属基体3a的露出部也可以具有相比于第一端面9a向内部凹陷的凹部44。通过在阀作用金属基体3a的露出部设置凹部44，能够进一步增大阀作用金属基体3a的露出部与第一外部电极11的接触面积。

在阀作用金属基体3a具有凹部的情况下，可以是所层叠的所有的电容器元件20的阀作用金属基体3a具有凹部，也可以是一部分的电容器元件20的阀作用金属基体3a具有凹部。在多个电容器元件20的阀作用金属基体3a具有凹部的情况下，凹部的形状可以相同，也可以不同。

在阀作用金属基体3a具有凹部的情况下，阀作用金属基体3a可以具有倒锥形部，也可以不具有倒锥形部。

可以是阴极引出层7c及阀作用金属基体3a中的任意一方具有凹部，也可以是阴极引出层7c及阀作用金属基体3a双方具有凹部。在阴极引出层7c及阀作用金属基体3a双方具有凹部的情况下，凹部的形状可以相同，也可以不同。

在阴极引出层7c的露出部或阀作用金属基体3a的露出部具有凹部的情况下，凹部的位置、数量、形状等没有特别限定。

阀作用金属基体3a由示出所谓的阀作用的阀作用金属构成。作为阀作用金属，例如举出铝、钽、铌、钛、锆、镁、硅等金属单体、或者包含这些金属的合金等。在它们之中优选铝或铝合金。

阀作用金属基体3a的形状没有特别限定，但优选为平板状，更优选为箔状。

通过设置于阀作用金属基体3a的表面的多孔质部而使阀作用金属基体3a的比表面积变大，因此，能够提高固体电解电容器1的静电电容。作为多孔质部，举出形成于阀作用金属基体3a的表面的蚀刻层、通过印刷、烧结而形成于阀作用金属基体3a的表面的多孔质层等。在阀作用金属为铝或铝合金的情况下，优选为蚀刻层，在阀作用金属为钛或钛合金的情况下，优选为多孔质层。

阀作用金属基体3a的厚度没有特别限定，但除了多孔质部之外的芯部的厚度优选为5μm以上且100μm以下。另外，多孔质部的厚度(单面的厚度)优选为5μm以上且200μm以下。

需要说明的是，上述的阀作用金属基体3a的厚度是除了从端面露出的部分之外的阀作用金属基体3a的内部的厚度。

电介质层5优选由上述阀作用金属的氧化皮膜构成。例如，在将铝箔用作阀作用金属基体3a的情况下，通过在包含硼酸、磷酸、己二酸或者它们的钠盐、铵盐等的水溶液中进行阳极氧化，能够形成成为电介质层5的氧化皮膜。

电介质层5通过沿着多孔质部的表面形成而形成细孔(凹部)。电介质层5的厚度与固体电解电容器所要求的耐电压、静电电容配合地设计，但优选为10nm以上，并且优选为100nm以下。

另外，从提高固体电解电容器的制造效率的观点出发，作为在表面形成有电介质层5的阀作用金属基体3a，也可以使用预先实施了化成处理的化成箔。

作为构成固体电解质层7a的材料，例如举出将吡咯类、噻吩类、苯胺类等作为骨架的导电性高分子等。作为以噻吩类为骨架的导电性高分子，例如举出PEDOT[聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)]，也可以是与成为掺杂剂的聚苯乙烯磺酸(PSS)复合化而成的PEDOT：PSS。

固体电解质层7a例如通过使用包含3，4-亚乙基二氧噻吩等单体的处理液在电介质层5的表面形成聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)等的聚合膜的方法、将聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)等聚合物的分散液涂敷在电介质层5的表面并使其干燥的方法等形成。需要说明的是，优选在形成填充细孔(凹部)的内层用的固体电解质层之后，形成覆盖电介质层整体的外层用的固体电解质层。

通过海绵转印、丝网印刷、喷涂、分配器、喷墨印刷等将上述的处理液或分散液涂敷到电介质层5上，由此能够在规定的区域形成固体电解质层7a。固体电解质层7a的厚度优选为2μm以上，并且优选为20μm以下。

导电层7b是为了使固体电解质层7a与阴极引出层7c电连接以及机械连接而设置的。导电层7b例如优选是通过赋予碳糊剂、石墨烯糊剂、银糊剂这样的导电性糊剂而形成的碳层、石墨烯层或银层。另外，导电层7b也可以是在碳层或石墨烯层上设置有银层的复合层、将碳糊剂或石墨烯糊剂与银糊剂混合的混合层。

通过海绵转印、丝网印刷、喷涂、分配器、喷墨印刷等将碳糊剂等导电性糊剂涂敷于固体电解质层7a上，由此能够形成导电层7b。需要说明的是，优选导电层7b在干燥前具有粘性的状态下层叠下一工序的阴极引出层7c。导电层7b的厚度优选为2μm以上，并且优选为20μm以下。

也可以在导电层7b上设置导电性粘接剂层。作为构成导电性粘接剂层的材料，例如举出环氧树脂、酚醛树脂等绝缘性树脂与碳或银等导电性粒子的混合物。

阴极引出层7c能够由金属箔或印刷电极层形成。

在阴极引出层7c由金属箔构成的情况下，金属箔优选由从由铝、镍、铜、银及以这些金属为主成分的合金、以及不锈钢(SUS)构成的组中选择的至少一种金属构成。当金属箔由上述的金属构成时，能够降低金属箔的电阻值，能够降低ESR。另外，作为金属箔，也可以使用通过溅射或蒸镀等成膜方法而在表面上进行了碳涂敷或钛涂敷的金属箔。更优选使用进行了碳涂敷的铝箔。

金属箔的厚度没有特别限定，但从制造工序中的处理、小型化、以及降低ESR的观点出发，优选为20μm以上，并且优选为50μm以下。

优选在金属箔的表面形成粗糙化面。在金属箔的表面形成有粗糙化面时，阴极引出层7c与导电层7b等的紧贴性得以改善，因此，能够降低ESR。粗糙化面的形成方法没有特别限定，也可以通过蚀刻等形成粗糙化面。尤其是在使用铝箔的情况下，在低电阻化方面，优选对实施了蚀刻等粗糙面化处理的表面进行碳涂敷或钛涂敷。

另外，也可以在金属箔的表面形成由锚涂剂构成的涂层。在金属箔的表面形成由锚涂剂构成的涂层时，阴极引出层7c与导电层7b等的紧贴性得以改善，因此，能够降低ESR。

在阴极引出层7c包括印刷电极层的情况下，通过海绵转印、丝网印刷、喷涂、分配器、喷墨印刷等将电极糊剂涂敷到导电层7b上，由此能够在规定的区域形成阴极引出层7c。作为电极糊剂，优选以镍、银或铜为主成分的电极糊剂。在将阴极引出层7c设为印刷电极层的情况下，与使用金属箔的情况相比，能够使阴极引出层7c变薄。例如在丝网印刷的情况下，也能够设为2μm以上且20μm以下的厚度。

需要说明的是，上述的阴极引出层7c的厚度是除了从端面露出的部分之外的阴极引出层7c的内部的厚度。

构成树脂成形体9的密封树脂8至少包含树脂，优选包含树脂及填料。作为密封树脂8所包含的树脂，例如举出环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂、液晶聚合物等。关于树脂的方式，固态树脂、液状树脂均能够使用。另外，作为密封树脂8所包含的填料，例如举出二氧化硅粒子、氧化铝粒子、金属粒子等。作为密封树脂8，更优选使用在固态环氧树脂和酚醛树脂中包含二氧化硅粒子的材料。

在密封树脂8包含树脂及填料的情况下，从确保密封树脂8的填充性的观点出发，优选填料的最大直径小于阴极引出层7c的最小厚度。填料径的最大直径例如优选处于30μm以上且40μm以下的范围。

作为树脂成形体9的成形方法，在使用固态密封材料的情况下，优选使用压模、传递模等树脂模制，更优选使用压模。另外，在使用液状密封材料的情况下，优选使用分配法、印刷法等成形方法。优选通过压模并用密封树脂8密封电容器元件20的层叠体30而形成树脂成形体9。

如图2所示的例子那样，优选在树脂成形体9的底部设置有支承基板9g。支承基板9g优选由绝缘材料构成。作为构成支承基板9g的绝缘材料，例如举出玻璃环氧树脂、玻璃复合材料、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、氟树脂、聚苯醚(PPO)树脂及双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂等。

树脂成形体9优选通过树脂模制后的滚筒研磨而使角部带有圆度。角部是树脂成形体9的3面相交的部分。由于树脂成形体比陶瓷坯体软，因此，难以通过滚筒研磨形成角部的圆度，但通过调整介质的组成、粒径、形状、滚筒的处理时间等，能够减小曲率半径而形成圆度。

第一外部电极11及第二外部电极13例如能够通过镀覆、溅射、浸渍涂敷、印刷等形成。作为镀覆层，能够使用Zn/Ag/Ni层、Ag/Ni层、Ni层、Zn/Ni/Au层、Ni/Au层、Zn/Ni/Cu层、Ni/Cu层等。优选在这些镀覆层上例如按照Cu镀覆层、Ni镀覆层、Sn镀覆层的顺序(或者去除一部分)进一步形成镀覆层。

以下，对本发明的第二实施方式进行说明。在本发明的第二实施方式中，与第一实施方式同样地，满足t

在本发明的第二实施方式中，t

在本发明的第二实施方式中，t

[固体电解电容器的制造方法]

本发明的固体电解电容器例如能够通过以下的方法来制造。

(电容器元件的制作)

首先，准备在芯部的表面具有蚀刻层等多孔质部的铝箔等阀作用金属基体，对多孔质部的表面进行阳极氧化而形成电介质层。接着，在电介质层上通过丝网印刷而形成固体电解质层，接着在固体电解质层上通过丝网印刷而形成成为导电层的碳层，进而，在碳层上通过片材层叠或丝网印刷而形成阴极引出层。通过上述工序，得到电容器元件。

(树脂成形体的制作)

在层叠多个电容器元件之后，通过热压压力机等进行压接来制作层叠体。电容器元件的层叠优选在支承基板上进行。之后，通过压模等用密封树脂将层叠体密封。通过上述工序，得到树脂成形体。

需要说明的是，也可以通过日本特开2019-79866号公报所记载的制造方法来制作树脂成形体。该树脂成形体的制造方法具有：准备第一片材的工序；准备第二片材的工序；通过绝缘材料覆盖第一片材的工序；在第一片材的固体电解质层上形成导电体层的工序；层叠第一片材与第二片材而制作层叠片材的工序；用密封树脂进行密封而制作层叠块体的工序；通过切断层叠块体而制作多个树脂成形体的工序。

第一片材是具备在表面形成有电介质层的阀作用金属基体以及设置在电介质层上的固体电解质层的片材，第二片材是由金属箔构成的片材。第一片材及第二片材分别在成为树脂成形体的第一端面或第二端面的部分具有贯通孔，在形成层叠片材时，贯通孔连通。然后，在通过密封树脂进行密封时，向贯通孔填充密封树脂而制作层叠块体。通过将该层叠块体切断，使得密封在贯通孔中的密封树脂分离，从而能够得到树脂成形体。在该树脂成形体中，通过密封在贯通孔中的密封树脂将阀作用金属基体分为多个阳极部并露出。另外，通过密封在贯通孔中的密封树脂将阴极引出层也分为多个阴极部并露出。

在层叠块体的切断中，例如使用利用切割机的切割等方法。例如，通过变更切割刀片的厚度、材质等，能够在阀作用金属基体和阴极引出层中变更露出部的形状。

(外部电极的形成)

在树脂成形体的第一端面形成第一外部电极，在树脂成形体的第二端面形成第二外部电极。通过上述工序，得到本发明的固体电解电容器。

本发明的固体电解电容器不限定于上述实施方式，关于固体电解电容器的结构、制造条件等，能够在本发明的范围内加以各种应用、变形。

在本发明的固体电解电容器中，由密封树脂8密封的阴极引出层7c的第一侧面9e侧的端部也可以具有图3或图5所示的形状。即，在将阴极引出层7c的第一侧面9e侧的端部的厚度设为t

在本发明的固体电解电容器中，由密封树脂8密封的阴极引出层7c的第二侧面9f侧的端部也可以具有图3或图5所示的形状。即，在将阴极引出层7c的第二侧面9f侧的端部的厚度设为t

在本发明的固体电解电容器中，由密封树脂8密封的阀作用金属基体3a的第一侧面9e侧的端部也可以具有图4或图6所示的形状。即，在将阀作用金属基体3a的第一侧面9e侧的端部的厚度设为t

在本发明的固体电解电容器中，由密封树脂8密封的阀作用金属基体3a的第二侧面9f侧的端部也可以具有图4或图6所示的形状。即，在将阀作用金属基体3a的第二侧面9f侧的端部的厚度设为t

例如，通过日本特开2019-79866号公报所记载的制造方法来制作树脂成形体，由此，能够如上述那样变更阴极引出层7c的第一侧面9e侧的端部、阴极引出层7c的第二侧面9f侧的端部、阀作用金属基体3a的第一侧面9e侧的端部及阀作用金属基体3a的第二侧面9f侧的端部的形状。

附图标记说明

1 固体电解电容器；

3 阳极；

3a 阀作用金属基体；

5 电介质层；

7 阴极；

7a 固体电解质层；

7b 导电层；

7c 阴极引出层；

8 密封树脂；

9 树脂成形体；

9a 第一端面；

9b 第二端面；

9c 底面；

9d 上表面；

9e 第一侧面；

9f 第二侧面；

9g 支承基板；

11 第一外部电极；

13 第二外部电极；

20、20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H 电容器元件；

30 层叠体；

41a、41b 阴极引出层的倒锥形部；

42a、42b 阀作用金属基体的倒锥形部；

43 阴极引出层的露出部的凹部；

44 阀作用金属基体的露出部的凹部；

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