专利名称：固体电解电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及固体电解电容器及其制造方法，尤其涉及将多个阀作用金属基体堆积而构成层叠体的固体电解电容器及其制造方法。
背景技术：
例如在国际公开第2006/129639号小册子(专利文献I)中记载有对于本发明来说关注的固体电解电容器。专利文献I所记载的固体电解电容器具备将多个阀(弁)作用金属基体堆积而成的层叠体，这多个阀作用金属基体具有芯部和沿着芯部的表面形成的蚀刻部，且施加有阳极部和阴极部。
在各阀作用金属基体的表面形成有电介质覆膜，在阀作用金属基体的阴极部中的电介质覆膜上形成有阴极层，在阴极层上连接有阴极外部端子。阴极层由导电性高分子层、 在导电性高分子层上形成的碳糊料层以及在碳糊料层上形成的银糊料层构成，上述的导电性高分子层、碳糊料层以及银糊料层通过在液状或糊料状的各原料溶液中浸溃形成有电介质覆膜的阀(弁)作用金属基体而形成。
另一方面，多个阀作用金属基体的阳极部形成为以向一个部位集中的方式集成的状态，并与阳极外部端子连接。在此，由于在阀作用金属基体的阳极部不存在上述的阴极层，因此当将多个阀作用金属基体的阳极部以向一个部位集中的方式集成时，阀作用金属基体的成为阳极部的各端部弯曲与阴极层的厚度对应的量，但在专利文献I所记载的固体电解电容器中，在多个阀作用金属基体的成为阳极部的各端部中的相邻的端部之间插入有能够补偿阴极层的厚度的隔离体。
隔离体以如下方式发挥作用将阀作用金属基体的上述的弯曲抑制成最小限度， 从而消除因该弯曲而在与阳极部相邻的阴极部上的阴极层作用有不希望的应力这样的问题。
在专利文献I中记载有隔离体优选通过电阻焊接(抵抗溶接)与阀作用金属基体接合(接合)。为了使这样的电阻焊接容易，而使得隔离体例如由铜或铜系合金构成，且在其表面设有熔点比较低的例如由锡或锡系合金构成的接合材料。
然而，在实施上述的电阻焊接时，有时产生图8所示那样的问题。图8是表示一个阀作用金属基体I的阳极部侧的图，尤其示出在其两主面上分别配置有隔离体2的部分。在图8中，(A)表示电阻焊接前的状态，(B)表示电阻焊接后的状态。
阀作用金属基体I具有芯部3和沿着芯部3的表面形成的蚀刻部4。另外，在隔离体2的表面设有熔点比较低的接合材料，但该接合材料的图示被省略。
如图8(A)所示，当形成为隔离体2与阀作用金属基体I的阳极部重叠的状态来实施电阻焊接时，在电阻焊接中流过大电流，因此根据电阻焊接的条件的不同，有时如图8(B) 所示那样阀作用金属基体I的芯部3熔出，其结果是，存在阀作用金属基体I与隔离体2的接合强度或阀作用金属基体I自身的强度降低的情况。
在图8(B)中图示出 因芯部3的熔出而产生的飞溅5，并且图示出芯部3与焊接前的图8 (A)所示的厚度相比变得更加薄的状态。在极端的情况下，芯部3在焊接后可能消失。 尤其是当阀作用金属基体I的堆积张数进一步增多时，电阻焊接(抵抗溶接)时的电流进一步增大，因此这样的课题变得更加显著而呈现出来。
在先技术文献
专利文献
专利文献I国际公开第2006/129639号小册子发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述的课题的固体电解电容器，即在于提供一种阀作用金属基体的芯部不会熔出，且阀作用金属基体与隔离体之间以充分的强度接合的固体电解电容器。
本发明的另一目的在于提供一种在通过电阻焊接接合阀作用金属基体与隔离体时，以使阀作用金属基体的芯部不熔出的方式进行控制的固体电解电容器的制造方法。
本发明首先涉及一种固体电解电容器，其具备多个阀作用金属基体，它们具有芯部和沿着芯部的表面形成的蚀刻部，且施加有阳极部和阴极部；电介质覆膜，其形成在各阀作用金属基体的至少阴极部上；阴极层，其形成在各阀作用金属基体的阴极部中的电介质覆膜上，其中，多个阀作用金属基体堆积而构成层叠体，在该层叠体中，在各阀作用金属基体的阳极部之间夹有隔离体，该隔离体在表面设有接合材料，为了解决上述的技术的问题， 所述固体电解电容器的特征在于，具备如下这样的结构。
S卩，本发明涉及的固体电解电容器的特征在于，阀作用金属基体中的位于阳极部的芯部的厚度Ta与位于阴极部的芯部的厚度Tc满足|Tc-Ta|/TcX100彡10[%]的条件， 且在隔离体设置的接合材料的至少一部分向阀作用金属基体的蚀刻部渗透。
在本发明涉及的 固体电解电容器中，优选在隔离体上设置的接合材料的熔点比阀作用金属基体的熔点低。由此，在隔离体上设置的接合材料更容易向阀作用金属基体的蚀刻部渗透，由此，能够进一步提高阀作用金属基体与隔离体的接合性。
本发明还涉及一种固体电解电容器的制造方法。
在本发明涉及的固体电解电容器的制造方法中，首先，准备多个阀作用金属基体， 所述多个阀作用金属基体具有芯部和沿着芯部的表面形成的蚀刻部，且施加有阳极部和阴极部，并且准备隔离体，该隔离体在表面设有接合材料，且具有比接合材料的熔点高的熔
接着，实施在上述的阀作用金属基体的至少阴极部的表面形成电介质覆膜的工序、在各阀作用金属基体的阴极部中的电介质覆膜上形成阴极层的工序、在各阀作用金属基体的阳极部之间夹有隔离体的状态下堆积多个阀作用金属基体的工序。
并且，为了得到堆积有阀作用金属基体的层叠体，而实施进行电阻焊接，以使阀作用金属基体与隔离体接合的工序，而在该电阻焊接工序中，其特征在于，以仅使在隔离体上设置的接合材料熔融的方式控制焊接电流。
在本发明优选的实施方式中，阀作用金属基体由铝或以铝为主要成分的合金构成，接合材料由锡或以锡为主要成分的合金构成，隔离体由铜或以铜为主要成分的合金构成。根据该优选的实施方式，能够以低成本提供固体电解电容器，并且在阀作用金属基体及隔离体中能够实现高的导电率，另外，能够使阀作用金属基体的操作性良好，并且在阀作用金属基体与接合材料之间能够赋予400°C以上的熔点差，因此在电阻焊接工序中，能够可靠地实现仅接合材料的熔融。
发明效果
根据本发明，在阀作用金属基体的阳极部上接合隔离体时，能够防止阀作用金属基体的芯部的熔出。另外，能够使熔融了的接合材料向阀作用金属基体的蚀刻部渗透而表现出锚定效果。由此，能够抑制阀作用金属基体自身的接合强度降低，并同时能够提高阀作用金属基体与隔离体的接合强度。
图1是表不本发明的一实施方式的固体电解电容器11的剖面图。
图2是将图1的部分C放大而示出的剖面图。
图3是将图1的部分D放大而示出的剖面图。
图4是用于说明图1所示的固体电解电容器11的制造方法的图，是表示多个阀作用金属基体14的剖面图。
图5是表示在图4所示的阀作用金属基体14上形成有阴极层16的状态的剖面图。
图6是表不将图5所不的阀作用金属基体14与隔尚体27及28、阴极外部端子25 以及阳极外部端子26 —起堆积的工序的剖面图。
图7是表示在阴极部22和阳极部23中对电阻焊接后的阀作用金属基体14的芯部17的厚度进行对比而示出的剖面图。
图8是表示用于说明本发明要解决的课题的一个阀作用金属基体I的阳极部侧的图，(A)表示电阻焊接前的状态，(B)表示电阻焊接后的状态。
符号说明
11固体电解电容器
12电容器单元
13层叠体
14阀作用金属基体
15电介质覆膜
16阴极层`
17 芯部
18蚀刻部
22阴极部
23阳极部
27、28 隔离体
29接合材料具体实施方式
参照图1至图3，对本发明的一实施方式的固体电解电容器11进行说明。
如图1所示，固体电解电容器11例如具备将四个电容器单元12堆积而构成的层叠体13。上述的四个电容器单元12的各自的结构相同。
各电容器单元12具备阀(弁)作用金属基体14、在阀作用金属基体14的表面形成的电介质覆膜15 (在图1中由粗线表示。)、以及在电介质覆膜15上形成的阴极层16。
阀作用金属基体14例如由招、钽(夕 > 夕 > )或铌(二才)构成，优选由铝或以铝为主要成分的合金构成。作为一例，阀作用金属基体14由铝箔构成，并通过实施蚀刻处理而使表面粗面化，由此，具有芯部17和沿着其表面而形成的蚀刻部18。电介质覆膜15 例如通过使阀作用金属基体14的表面氧化而形成。
如图2所示，阴极层16由导电性高分子层19、导电性高分子层19上的碳糊料层 20及碳糊料层20上的银糊料层21构成。上述的层19 21如之后详细地说明的那样，通过施加各自对应的原料溶液而形成。
另外，在图2及图3中，阀作用金属基体14的蚀刻部18由波状线表示，该波状线用于对蚀刻部18进行示意性地图解。实际上，蚀刻部18具有更复杂的表面形状。
阀作用金属基体14在形成有阴极层16的部分施加阴极部22,在未形成阴极层16 的部分施加阳极部23。
在阀作用金属基体14的阴极部22与阳极部23的边界设有遮断构件24。遮断构件24用于遮断为了形成阴极层16而施加的阴极原料溶液，以免其进入阳极部23。遮断构件24例如由电绝缘性的树脂构成，以其一部分向阀作用金属基体14的蚀刻部18的内部埋入了的状态或渗透了的状态配置。
在特定的电容器单元12之间配置有阴极外部端子25及阳极外部端子26，且它们被向外部引出。阴极外部端子25例如经由导电性粘接剂(未图示。)与阴极层16中的银糊料层21连接。另外，对于彼此相邻的电容器单元12中的阴极层16之间，根据需要也例如经由导电性粘接剂(未图示。)进行连接。
在层叠体13中，在各阀作用金属基体14的阳极部23之间夹有隔离体27或28。 隔离体28以夹着上述的阳极外部端子26的方式设置，其厚度尺寸比隔离体27小。另外， 也可以不是将这样厚度尺寸彼此不同的两种隔离体27及28分开使用，而是例如仅使用厚度尺寸比较大的隔离体27那样的厚度尺寸相同的仅一种隔离体。
隔离体27及28优选由铜或以铜为主要成分的合金构成，如图3所示，在其表面设有接合材料(接合材)29。接合材料29优选由锡或以锡为主要成分的合金构成，其熔点比隔离体27及28的熔点低自不用说，且还比阀作用金属基体14的熔点低。接合材料29例如通过实施镀锡而施加到隔离体27及28的表面上。
上述的阀作用金属基体14、隔离体27及28、阳极外部端子26通过电阻焊接而彼此接合。在该电阻焊接中，在隔离体27及28的表面设置的接合材料29熔融而渗透到阀作用金属基体14的蚀刻部18中。另外，在阀作用金属基体14的阳极部23的表面还形成有电介质覆膜15，但在实施电阻焊接时，熔融了的接合材料29在焊接时的载荷的作用下，能够冲破电介质覆膜15而向蚀刻部18渗透。为了对该情 况进行模型化地图解，在图1及图 3中，利用虚线表示冲破后的电介质覆膜15。
另外，在图1中虽未进行明确地图示，但如图3所示，当接合材料29和阀作用金属基体14的芯部17形成为接触的状态时，能够进一步提高接合材料29与阀作用金属基体14 的接合强度。
固体电解电容器11具备以覆盖层叠体13的方式成形的例如由环氧树脂构成的外装树脂30(在图1中，由虚线表示其轮廓。)。
接着，主要参照图4至图6，对上述的固体电解电容器11的制造方法进行说明。
首先，如图4所示，准备多个阀作用金属基体14。阀作用金属基体14例如由具有约100 μ m的厚度的铝箔构成，如上所述，通过实施蚀刻处理而使表面粗面化，由此具有芯部17和沿着芯部17的表面形成的蚀刻部18。另外，阀作用金属基体14的表面被氧化，由此例如形成由氧化铝构成的电介质覆膜15。
接着，如图5所示，在阀作用金属基体14的蚀刻部18设置遮断构件24。如上所述，遮断构件24的一部分成为向蚀刻部18的内部埋入了的状态或渗透了的状态。
接着，同样如图5所示，将阴极层16形成在各阀作用金属基体14的阴极部22中的电介质覆膜15上。参照图2而如上所述，阴极层16由导电性高分子层19、导电性高分子层19上的碳糊料层20及碳糊料层20上的银糊料层21构成。
首先，为了形成导电性高分子层19，将阀作用金属基体14的阴极部22浸溃于导电性高分子原料溶液内中。此时，通过遮断构件24来限制导电性高分子原料溶液的施加区域。之后，将阀作用金属基体14的阴极部22从导电性高分子原料溶液拉起，并根据需要而实施干燥，由此将导电性高分子层19形成在阀作用金属基体14的阴极部22上。
以下，对导电性高分子层的形成工序的一具体例进行记载，如上所述，将阀作用金属基体14的阴极部22浸溃于含有作为导电性高分子原料溶液的3，4_乙撑二氧酚噻(3， 4_工予 > > 夕才今予才7工 > )的异丙醇(4 y 7° 口 7 —;)溶液中，之后反复进行 20次向过硫酸铵(7 > 二々Λ )与蒽醌-2-磺酸钠(7 >卜9 # 7 > 2 7 >酸于卜 V 的混合溶液浸溃的操作，由此形成由聚乙撑二羟噻吩(*。U工f >夕才々 子才7 二 >)构成的导电性高分子层。
接着，将形成有导电性高分子层19的阀作用金属基体14的阴极部22浸溃于碳糊料内。此时，通过遮断构件24来限制碳糊料的施加区域。然后，将阀作用金属基体14的阴极部22从碳糊料拉起，并根据需要进行干燥，由此将碳糊料层20形成在导电性高分子层19 上。
接着，将形成有导电性高分子层19及碳糊料层20的阀作用金属基体14的阴极部 22浸溃于银糊料内。此时，通过遮断构件24来限制银糊料的施加区域。然后，将阀作用金属基体14的阴极部22从银糊料拉起，并根据需要进行干燥，由此将银糊料层21形成在碳糊料层20上。
通过以上那样，如图5所示，将阴极层16形成在阀作用金属基体14的阴极部22 中的电介质覆膜15上。
接着，如图6所示，实施堆积形成有阴极层16的多个阀作用金属基体14、即多个电容器单元12的工序。在多个电容器单元12的堆积时，在特定的电容器单元12之间以与阴极层16电连接的方式配置阴极外部端子25，并且，形成将隔离体27或28夹在各阀作用金属基体14的阳极部 23之间，且将阳极外部端子26夹在两个隔离体28之间的状态。
接着，为了得到堆积有多个阀作用金属基体14、即多个电容器单元12的层叠体 13，实施对阀作用金属基体14与隔离体27及28进行接合的电阻焊接。在该电阻焊接中， 以仅使设置在隔离体27及28上的接合材料29(参照图3)熔融的方式控制焊接电流。另外，对于阳极外部端子26而言，也具有与隔离体27及28同样的结构，例如由实施了镀锡的铜板构成。因此，在阳极外部端子26与隔离体28之间也能实现电阻焊接。
上述的电阻焊接的结果是，如图3所示，对于隔离体27而言，设置在隔离体27及 28上的接合材料29的至少一部分向阀作用金属基体14的蚀刻部18渗透。
另外，参照图7进行说明，以使阀作用金属基体14中的位于阳极部23的芯部17 的厚度Ta与位于阴极部22的芯部17的厚度Tc满足| Tc-Ta|/TcX 100 ( 10[% ]的条件的方式控制上述的电阻焊接中的焊接电流。
若满足上述条件，则在电阻焊接时，能够防止阀作用金属基体14的阳极部23中的芯部17的熔出，且能够使熔融了的接合材料29向阀作用金属基体14的蚀刻部18渗透而表现出锚固(了 >力一)效果。由此，能够提高阀作用金属基体14、隔离体27及28、阳极外部端子26各自之间的接合强度。
另外，之前叙述了在实施电阻焊接时，熔融的接合材料29在焊接时的载荷的作用下，冲破电介质覆膜15而向蚀刻部18渗透的情况，但也可以仅将电介质覆膜15形成在阀作用金属基体14的阴极部22上。因此，如图5所示，在阀作用金属基体14上设置遮断构件24之后，且在形成阴极层16之前，对阀作用金属基体14的阴极部22例如实施阳极氧化处理，由此，可以将作为氧化覆膜的电介质覆膜15仅形成在阀作用金属基体14的阴极部22 上。
接着，形成外装树脂30，完成固体电解电容器11。
以下，对为了确认本发明所得到的效果而实施的实验例进行说明。
首先，准备图4所示那样的多个阀作用金属基体。阀作用金属基体由铝构成，具有芯部和蚀刻部，且在表面形成有由氧化铝构成的电介质覆膜。
接着，如图5所示，在阀作用金属基体的表面设置遮断构件，由此对阳极部和阴极部进行区分，在阴极部的电介质覆膜表面形成由导电性高分子层、碳糊料层及银糊料层构成的阴极层。这样，得到多个电容器单元。
另一方面，准备利用实施了镀锡的铜板制作的隔离体以及阴极外部端子及阳极外部端子。
接着，将上述的电容器单元、隔离体、阴极外部端子及阳极外部端子形成为图6所示那样堆积的状态，然后，通过电阻焊接对阀作用金属基体的阳极部、隔离体及阳极外部端子各自之间进行接合。在电阻焊接中，采用以下的表I所示的三种条件。
表I
权利要求
1.一种固体电解电容器，其特征在于，具备多个阀作用金属基体，其具有芯部和沿着所述芯部的表面形成的蚀刻部，且备有阳极部和阴极部；电介质覆膜，其形成在各所述阀作用金属基体的至少所述阴极部上；阴极层，其在各所述阀作用金属基体的所述阴极部中形成于所述电介质覆膜上，多个所述阀作用金属基体堆积而构成层叠体，在所述层叠体中，在各所述阀作用金属基体的所述阳极部之间夹有隔离体，该隔离体在表面设有接合材料，所述阀作用金属基体中的位于所述阳极部的所述芯部的厚度Ta与位于所述阴极部的所述芯部的厚度Tc满足I Tc-TaI/TcX 100彡10[% ]的条件，并且在所述隔离体上设置的所述接合材料的至少一部分向所述阀作用金属基体的所述蚀刻部渗透。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于，在所述隔离体上设置的所述接合材料的熔点比所述阀作用金属基体的熔点低。
3.根据权利要求2所述的固体电解电容器，其特征在于，所述阀作用金属基体由铝或以铝为主要成分的合金构成，所述接合材料由锡或以锡为主要成分的合金构成，所述隔离体由铜或以铜为主要成分的合金构成。
4.一种固体电解电容器的制造方法，其特征在于，包括准备多个阀作用金属基体的工序，所述多个阀作用金属基体具有芯部和沿着所述芯部的表面形成的蚀刻部，且备有阳极部和阴极部；准备隔离体的工序，该隔离体在表面设有接合材料，且具有比所述接合材料的熔点高的熔点；在所述阀作用金属基体的至少所述阴极部的表面形成电介质覆膜的工序；在各所述阀作用金属基体的所述阴极部中在所述电介质覆膜上形成阴极层的工序； 在各所述阀作用金属基体的所述阳极部之间夹有所述隔离体的状态下堆积多个所述阀作用金属基体的工序；以及为了得到堆积有多个所述阀作用金属基体的层叠体，在以仅使在所述隔离体上设置的所述接合材料熔融的方式控制焊接电流的同时，进行电阻焊接以使所述阀作用金属基体和所述隔离体接合的工序。
5.根据权利要求4所述的固体电解电容器的制造方法，其特征在于，所述阀作用金属基体由铝或以铝为主要成分的合金构成，所述接合材料由锡或以锡为主要成分的合金构成，所述隔离体由铜或以铜为主要成分的合金构成。
全文摘要
本发明公开一种固体电解电容器及固体电解电容器的制造方法，该固体电解电容器具备堆积的多个阀作用金属基体，这多个阀作用金属基体具有芯部和蚀刻部，其中，为了将不存在阴极层的阀作用金属基体的阳极部在不弯曲的情况下集中于一个部位，而插入隔离体，在通过电阻焊接将隔离体与阀作用金属基体接合时，阀作用金属基体的芯部熔出，从而存在阀作用金属基体与隔离体的接合强度降低的情况。以仅使在隔离体(27、28)上设置的熔点比较低的接合材料熔融的方式控制焊接电流，并同时进行电阻焊接，以使作用金属基体(14)和隔离体接合。使在隔离体上设置的接合材料的至少一部分向阀作用金属基体的蚀刻部(18)渗透，且使阀作用金属基体中的位于阳极部(23)的芯部(17)的厚度(Ta)和位于阴极部(22)的芯部(17)的厚度(Tc)满足|Tc-Ta|/Tc×100≤10[％]的条件。
文档编号H01G9/04GK103065802SQ201210375919
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月29日 优先权日2011年10月21日
发明者北山裕树, 胜部彰夫 申请人:株式会社村田制作所