电解电容器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有电介质层的电解电容器及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电子机器的小型化及轻量化，正在寻求小型并且大容量的高频率用 电容器。作为此种电容器，对等效串联电阻(ESR)小、频率特性优异的固体电解电容器的开 发正在进行之中。固体电解电容器具备利用钽、铌、钛、铝等阀作用金属形成的阳极、形成于 阳极的表面的电介质层、和形成于电介质层的表面的固体电解质层。
[0003] 此外，还提出了在电介质层的表面作为固体电解质层形成导电性高分子层的方案 (例如专利文献1、2)。作为形成导电性高分子层的方法，可以举出将含有单体、掺杂剂及氧 化剂的溶液施加到电介质层上、并在原地使之化学聚合的方法;将导电性高分子的溶液或 分散体施加到电介质层上的方法。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2000-68152号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2005-281410号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 然而，在电解电容器的电介质层的表面形成导电性高分子层的方法中，无法利用 导电性高分子层将电介质层充分地覆盖，很难使静电容量足够大。
[0010] 本发明的目的在于，对于具有电介质层的电解电容器，增大其静电容量。
[0011] 用于解决问题的方法
[0012] 即，本发明的一个方面涉及一种电解电容器，其具备阳极、形成于所述阳极上的电 介质层、和覆盖所述电介质层的至少一部分的有机半导体层，所述有机半导体层含有数均 分子量为100~10000且具有电子云的有机半导体化合物，所述有机半导体化合物借助所 述电子云进行所述有机半导体化合物的分子间的载流子迀移。
[0013] 本发明的另一个方面涉及一种电解电容器的制造方法，其具备:准备具有电介质 层的阳极的工序;和通过对所述电介质层的表面施加溶解有数均分子量100~10000且具有 η电子云的有机半导体化合物的溶液而形成覆盖所述电介质层的表面的至少一部分的有机 半导体层的工序。
[0014] 本发明的另一个方面涉及一种电解电容器的制造方法，其具备:准备具有电介质 层的阳极的工序;对所述电介质层的表面施加溶解有数均分子量100~10000且具有电子 云的有机半导体化合物的前体的溶液的工序;和由所述前体生成所述有机半导体化合物、 形成覆盖所述电介质层的表面的至少一部分的有机半导体层的工序。
[0015] 发明效果
[0016] 根据本发明，可以增大具有电介质层的电解电容器的静电容量。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的一个实施方式的电解电容器的示意剖面图。
[0018] 图2是图1的由实线α包围的区域的放大图。
[0019] 图3是本发明的另一个实施方式的电解电容器的要部的示意剖面图。
[0020] 图4是本发明的又另一个实施方式的电解电容器的要部的示意剖面图。
[0021] 图5是本发明的又另一个实施方式的电解电容器的要部的示意剖面图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的电解电容器具备阳极、形成于所述阳极上的电介质层、和覆盖所述电介 质层的至少一部分的有机半导体层。所述有机半导体层含有数均分子量为100~10000且具 有电子云的有机半导体化合物（以下称作低分子系有机半导体化合物）。在低分子系有机 半导体化合物的分子之间，借助所述电子云，进行载流子的迀移。低分子系有机半导体化 合物可以进入到电介质层的孔或蚀坑的内壁面。因此，与导电性高分子相比，容易覆盖电介 质层的细部，可以提高电解电容器的静电容量。
[0023] 也可以将有机半导体层的至少一部分利用导电性高分子层覆盖。由此，可以降低 电解电容器的ESR。该情况下，也可以具有由有机半导体层和导电性高分子层包围的空隙。
[0024] 另外，电介质层也可以具有没有由导电性高分子层覆盖并且由有机半导体层覆盖 的部分、和没有由有机半导体层覆盖并且由导电性高分子层覆盖的部分。由此，在电解电容 器中，可以获得更大的静电容量。
[0025] 低分子系有机半导体化合物优选为包含选自稠环及杂环中的至少1种的化合物。 由此，有机半导体层的结晶性就会提高。
[0026] 有机半导体层优选含有掺杂剂。由此，有机半导体层的导电性就会提高。掺杂剂可 以设为选自供电性分子及受电性分子中的至少1种。
[0027] 低分子系有机半导体化合物优选可溶于具有100°C以下的沸点的溶剂中。由此，就 容易减少残留于电解电容器内的溶剂的量。
[0028]《实施方式1》
[0029] 在参照图1及图2的同时，对本发明的一个实施方式的电解电容器进行说明。图1是 本实施方式的电解电容器20的示意剖面图。
[0030] 〈电解电容器〉
[0031] 电解电容器20具备具有近似长方体的外形的电容器元件10、密封电容器元件10的 树脂外包装体11、和分别向树脂外包装体11的外部露出的阳极端子7及阴极端子9。电解电 容器20与电容器元件10相同，具有近似长方体的外形。
[0032]电容器元件10具有:近似长方体的阳极1;第一端部2a被埋入设置于阳极1中、第二 端部2b被从阳极1拉出的阳极引线2;覆盖阳极1的表面的电介质层3;覆盖电介质层3的至少 一部分的有机半导体层4;和覆盖有机半导体层4的表面的阴极层5。此外，也可以具有覆盖 电介质层3、或有机半导体层4的至少一部分的导电性高分子层6。而且，图1及图2表示出作 为阳极1使用了多孔体的情况。另外，图1示意性地表示出形成于阳极1的外周部侧的电介质 层3、有机半导体层4及导电性高分子层6,省略了阳极1的内部的详情。
[0033] 阳极引线2的第二端部2b被利用焊接等与由树脂外包装体11密封的阳极端子7的 第一端部7a电连接。另一方面，阴极层5被借助导电性胶粘材料8(例如热固性树脂与金属粒 子的混合物)与由树脂外包装体11密封的阴极端子9的第一端部9a电连接。阳极端子7的第 二端部7b与阴极端子9的第二端部9b被分别从树脂外包装体11的不同的侧面拉出，以露出 状态延伸至一方的主要平坦面（图1中为下面）。该平坦面中的各端子的露出部位被用于与 应当搭载固体电解电容器20的基板(未图示)的焊接等中。
[0034] 在参照图2的同时，对本实施方式中使用的电容器元件进行详细说明。
[0035] 〈阳极〉
[0036] 本实施方式中，阳极1为阀作用金属的粒子的多孔体。阳极引线2例如由具有导电 性的金属线(wire)构成。阳极1例如是通过将阳极引线2的第一端部2a填埋到阀作用金属或 含有阀作用金属的合金的粒子中、在该状态下将金属粒子成形为长方体、并使成形体烧结 而制作。即，阳极1是阀作用金属或含有阀作用金属的合金的粒子的结合体(烧结体）。由此， 就可以从阳极1的外周面以使阳极引线2的第二端部2b植入的方式将其拉出。
[0037] 另外，阳极1也可以利用阀作用金属或含有阀作用金属的合金的箱形成。为了增大 箱的表面积，对其利用蚀刻处理等加以粗面化。
[0038] 作为构成阳极1及阳极引线2的导电性材料，可以使用同种或不同种类的材料。作 为导电性材料，可以使用属于阀作用金属的钛(Ti)、钽(Ta)、铝(A1)、铌(Nb)等。这些金属的 氧化物的介电常数高，因此适于用作阳极1的构成材料。而且，导电性材料也可以是包含2种 以上的金属的合金。例如，可以使用含有阀作用金属、和硅、钒、硼等的合金。另外，也可以使 用含有阀作用金属和氮等典型元素的化合物。而且，本实施方式中，阀作用金属的合金优选 以阀作用金属作为主成分，含有50原子％以上的阀作用金属。另外，阳极1及阳极引线2也可 以由彼此不同的导电性材料构成。
[0039] 〈电介质层〉
[0040] 电介质层3可以通过将构成阳极1的导电性材料的表面氧化而作为氧化被膜形成。 因此，电介质层3被沿着构成阳极1的多孔体或箱的表面(包括孔或蚀坑的内壁面)均匀地形 成。电介质层3的厚度例如为10nm~200nm〇
[0041]〈有机半导体层〉
[0042] 有机半导体层4被以覆盖电介质层3的表面的方式形成。具体而言，有机半导体层4 沿着包括来自于构成阳极1的多孔体或箱的凹部(孔或蚀坑的内壁面)的表面而形成。
[0043] 在以往的电解电容器中，例如通过在电介质层上使原料单体化学聚合而形成导电 性高分子层。该情况下，认为原料单体会比进入孔或蚀坑的内壁面聚合更快地将其堵塞地 聚合而形成覆膜。因此，无法将形成于孔或蚀坑的内壁面的电介质层的表面用导电性高分 子层覆盖，无法获得大的静电容量。另外，因未反应物的原料单体残留于电介质层上，会使 电解电容器的等效串联电阻(ESR)升高等，电解电容器的可靠性有可能降低。
[0044] 作为形成导电性高分子层的其他方法，可以举出将导电性高分子的溶液涂布于电 介质层上的方法。然而，导电性高分子的分子大，此外多具有刚性的分子骨架。另外，导电性 高分子由于在溶液中分子链缠绕地溶解，因此溶液的粘度容易变高。因此，导电性高分子无 法充分地进入孔或蚀坑内。
[0045] 另外，也可以将含有导电性高分子的粒子的分散液涂布于电介质层上而形成导电 性高分子层。然而，由于导电性高分子的粒子大，因此无法充分地进入孔或蚀坑内。
[0046] 如此所述，无论利用哪种方法，都无法将导电性高分子层均匀地形成至包括孔或 蚀坑的内壁面的电介质层的细部，很难获得足够大的静电容量。
[0047] 有机半导体层4含有数均分子量为100~10000的低分子系有机半导体化合物。如 果低分子系有机半导体化合物的数均分子量小于1〇〇,则难以形成可以借助低分子系有机 半导体化合物自身所具有的η电子云进行低分子系有机半导体化合物的分子间的载流子迀 移的分子结构