專(zhuān)利名稱(chēng)：固體電解電容及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電氣設(shè)備，電子設(shè)備和電子線路中使用的固體電解電容及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖6表示現(xiàn)有的固體電解電容的構(gòu)造。制造這樣的固體電解電容如下所述在金屬箔隔膜11的表面設(shè)置金屬膜多孔質(zhì)材料12，在其上面形成電介質(zhì)覆蓋膜13；在該電介質(zhì)覆蓋膜13上形成導(dǎo)電性高分子膜作為固體電解質(zhì)層14；在該固體電解質(zhì)層14上形成集電體層，其由碳層15、銀糊層16形成；然后用外封裝樹(shù)脂材料使整體模塊化；由該模塊化的樹(shù)脂作的外封裝17的一端設(shè)一方的外部電極18，其和金屬箔隔膜11電氣地連接；在另一端設(shè)另一方的外部電極19，其和集電體層電氣連接。
在該固體電解電容，在形成固體電解質(zhì)層14時(shí)在金屬箔隔膜11的引出部11A上一旦形成固體電解質(zhì)層14，會(huì)發(fā)生短路或者會(huì)增加漏電電流。為此，一般在引出部11A用絕緣性的樹(shù)脂形成絕緣分離層20進(jìn)行隔離。
絕緣分離層20一般地用涂布硬化環(huán)氧樹(shù)脂或硅樹(shù)脂等絕緣樹(shù)脂或者粘貼以聚酰亞胺為基材的絕緣膠帶等方法進(jìn)行。但是，因?yàn)樵诮^緣性樹(shù)脂或膠帶上會(huì)形成固體電解質(zhì)層，必須進(jìn)行用激光除去固體電解質(zhì)的操作，漏電流會(huì)增大。再有，在涂布絕緣性樹(shù)脂時(shí)，金屬膜多孔質(zhì)材料12吸收樹(shù)脂，破壞電容特性使電容量不能控制等。還有，在涂布方法上不適宜操作和批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)設(shè)置由加濕或加熱硬化的硅橡膠形成的絕緣分離層封包住金屬箔隔膜的引出部，提供電氣特性?xún)?yōu)良的固體電解電容。再有，提供由下述工序組成的方法作為這樣的固體電解電容的制作方法，該方法包括設(shè)置金屬膜多孔質(zhì)材料工序，其在一端具有引出部的金屬箔隔膜的至少一面上，使引出部留出；形成絕緣分離層工序，其涂布由加濕或加熱硬化的硅橡膠，封包住該引出部；形成電介質(zhì)覆蓋膜工序，其至少在金屬膜多孔質(zhì)材料表面上形成；在電介質(zhì)覆蓋膜的表面上形成固體電解質(zhì)層工序；在固體電解質(zhì)層的表面上形成集電體層工序。


圖1是本發(fā)明的固體電解電容在實(shí)施例一中的剖面圖；圖2A～圖2F是本發(fā)明的固體電解電容的制造方法在實(shí)施例一中的工序圖；圖3是本發(fā)明的固體電解電容在實(shí)施例二中的剖面圖；圖4A～圖4F是本發(fā)明的固體電解電容的制造方法在實(shí)施例二中的工序圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施例四的固體電解電容的剖面圖；圖6是現(xiàn)有的固體電解電容的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，對(duì)相同結(jié)構(gòu)的部分附加相同的符號(hào)說(shuō)明，省略詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例一以下，用圖1說(shuō)明涉及本發(fā)明的實(shí)施例一的固體電解電容的結(jié)構(gòu)。
在金屬箔隔膜(以下稱(chēng)金屬箔)1的表面上形成金屬膜多孔質(zhì)材料(以下稱(chēng)多孔質(zhì)材料)2。在該金屬箔1的引出部1A以及對(duì)應(yīng)于該引出部1A的多孔質(zhì)材料2的端面上設(shè)絕緣分離層10，其由加濕或加熱硬化的硅橡膠形成。在多孔質(zhì)材料2的表面設(shè)電介質(zhì)覆蓋膜3。在電介質(zhì)覆蓋膜3的表面設(shè)固體電解質(zhì)層4。進(jìn)而，在固體電解質(zhì)層4的表面作為集電體層設(shè)置碳層5和銀糊層6。通過(guò)這樣構(gòu)成電容元件。用樹(shù)脂材料做外封裝7使該電容元件模塊化。在外封裝7上設(shè)外部電極8、9，分別和金屬箔1的引出部1A以及銀糊層6電氣連接。
其次，用圖2A～圖2F具體地說(shuō)明該固體電解電容的制造方法。
在鉭等的金屬箔隔膜1的表面形成金屬膜多孔質(zhì)材料2(3.4×5.3×0.2mm)，其由鉭粉末燒結(jié)形成膜片形。在金屬箔1的引出部1A以及對(duì)應(yīng)于該引出部1A的多孔質(zhì)材料2的端面上，將加濕硬化的粘度為33Pa·S的硅橡膠用噴涂器涂布1mm之后，放置1小時(shí)形成絕緣分離層10。然后，在磷酸溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化生成(12V)鉭的氧化膜層，其在多孔質(zhì)材料2的表面成為電介質(zhì)覆蓋膜3。然后，浸泡在吡咯溶液中。吡咯溶液按吡咯∶水∶乙二醇的重量比為1∶15∶1的比例。再浸泡在氧化劑溶液內(nèi)，氧化劑溶液按硫酸鐵∶水∶乙二醇的重量比為1∶1.5∶1.8的比例，通過(guò)化學(xué)氧化聚合形成聚吡咯膜。接著，浸泡在噻吩液中，噻吩液按噻吩∶對(duì)甲苯磺酸鐵∶丁醇的重量比為1∶0.1∶0.2的比例，形成固體電解質(zhì)層4。此時(shí)，因?yàn)橛晒柘鹉z形成的絕緣分離層10具有排水性，所以在絕緣分離層10的表面不會(huì)形成固體電解質(zhì)。再有，在固體電解質(zhì)層4上面依次形成碳層5，銀糊層6，作為集電體層。從其一部分取出電極之后，用環(huán)氧樹(shù)脂材料作外封裝7進(jìn)行模塊化。在外封裝7的一端形成一方的外部電極8，其和引出部1A電氣連接；在另一端形成另一方的外部電極9，其和銀糊層6電氣連接。制成固體電解電容。
在這種制造方法，因?yàn)樵陉?yáng)極生成前設(shè)絕緣分離層10，所以不需要聚合前的修復(fù)生成，能夠簡(jiǎn)化工序，適宜批量生產(chǎn)。另外，因?yàn)樵诮^緣分離層10的表面不形成固體電解質(zhì)層，所以不需要用激光除固體電解質(zhì)，不要該工序。因?yàn)椴幌蛟┘討?yīng)力所以泄漏電流變小。再有，因?yàn)橛脟娡科魍坎脊柘鹉z，所以操作性和批量生產(chǎn)性好。再有，因?yàn)楣柘鹉z加濕硬化，所以不需要特別的硬化工序。
再有，絕緣分離層10用有柔軟性的橡膠形成，所以可靈活地隨著凹凸，因此絕緣分離層10的密接性好，從而提高了所承受的電壓。
實(shí)施例二下面，用圖3說(shuō)明涉及本發(fā)明的實(shí)施例二的固體電解電容的構(gòu)成。
在金屬箔隔膜1上設(shè)金屬膜多孔質(zhì)材料2，在其表面形成電介質(zhì)覆蓋膜3。而且在電介質(zhì)覆蓋膜3覆蓋引出部1A的部分設(shè)絕緣分離層10，其由加濕或加熱硬化的硅橡膠形成。在電介質(zhì)覆蓋膜3的表面設(shè)固體電解質(zhì)層4，進(jìn)而在固體電解質(zhì)層4上作為集電體層，設(shè)備碳層5和銀糊層6。通過(guò)這種構(gòu)成制成電容元件，用樹(shù)脂材料做外封裝7使該電容元件成模塊化。在外封裝7上設(shè)外部電極8、9，分別與金屬箔1的引出部1A和銀糊層6電氣連接。
其次，用圖4A～圖4F具體地說(shuō)明其制造方法。
在金屬箔隔膜1和金屬膜多孔質(zhì)材料2的材料的金屬箔1的表面形成多孔質(zhì)材料2的工序與實(shí)施例一相同。然后，用和實(shí)施例一相同的方法在金屬箔1和多孔質(zhì)材料2的表面形成鉭的氧化膜作為電介質(zhì)覆蓋膜3。在電介質(zhì)覆蓋膜3覆蓋引出部1A的部分涂布加濕硬化的硅橡膠，形成絕緣分離層10；再有，當(dāng)電介質(zhì)覆蓋膜3沒(méi)有全部覆蓋引出部1A時(shí)，在裸露的引出部1A上也涂布硅橡膠。這時(shí)的硅橡膠粘度是1Pa·S，用噴涂器涂布1mm以后，放置1小時(shí)。而且，在磷酸溶液中用與陽(yáng)極化生成電壓相同的12V電壓進(jìn)行修復(fù)生成。然后，在噻吩和對(duì)甲苯磺酸鐵(III)和丁醇溶液中浸泡，形成予涂層。接著在噻吩和烷基萘磺酸和異丙醇溶液中進(jìn)行電解聚合，形成固體電解質(zhì)層4。這時(shí)，使起電極作用的不銹鋼絲輕輕接觸予涂層，將不銹鋼板作為電極對(duì)加上3V的固定電壓，進(jìn)行30分鐘電解聚合。以后，用和實(shí)施例一相同的方式制成固體電解電容。
實(shí)施例三在本實(shí)施例，代替實(shí)施例二中的粘度1Pa·S的硅橡膠，涂布粘度2.5Pa·S的硅橡膠，在150℃的溫度硬化1小時(shí)，形成絕緣分離層10。接著，用和實(shí)施例二相同的方法形成固體電解質(zhì)層4，制成固體電解電容。
在實(shí)施例三中的硅橡膠通過(guò)加熱硬化形成絕緣分離層10，這和在實(shí)施例一、二中所述的用加濕硬化的硅橡膠相比，雖然需要加熱器，但是因?yàn)樵谕坎贾胁挥不?，噴涂器等的涂布裝置保養(yǎng)維修容易。另外，有用紫外線對(duì)硅橡膠進(jìn)行硬化(UV)，但是，和紫外線照射(UV)裝置相比加熱器要簡(jiǎn)便的多。
比較例在本比較例，代替實(shí)施例二中的硅橡膠涂布硅樹(shù)脂，在150℃1小時(shí)使其硬化，形成絕緣分離層20。接著，用和實(shí)施例二相同的方法形成固體電解質(zhì)層14，制成固體電解電容?；镜臉?gòu)成表示于圖6，已經(jīng)說(shuō)明。
表1表示通過(guò)到此為止所述的實(shí)施例和比較例構(gòu)成的固體電解電容的特性。
比較表1的固體電解電容的初始特性，比較例的固體電解電容因?yàn)樵诮^緣分離層20上形成固體電解質(zhì)，其漏電電流大、承受電壓也低。并且，因?yàn)樵陔娊橘|(zhì)覆蓋膜13上吸入涂布的硅樹(shù)脂而堵塞金屬膜多孔質(zhì)材料的細(xì)孔，發(fā)揮不出特性而容量小。另一方面，本發(fā)明的固體電解電容其電容量的下降少，在制造階段電容容量的不均勻分布變小。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)涂布硅橡膠，其不會(huì)被吸入金屬膜多孔質(zhì)材料2內(nèi)。再有，因?yàn)樵诮^緣分離層10上不形成固體電解質(zhì)，所以漏電電流低并且承受電壓高。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)功能性高分子形成固體電解質(zhì)層4，所以等效串連電阻(ESR)小。
表1

實(shí)施例四圖5表示將通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例一構(gòu)成的電容元件體積層化，用外封裝7形成模塊的剖面圖。通過(guò)這樣地形成積層結(jié)構(gòu)可以制成低等效串聯(lián)電阻(ESR)且大容量的固體電解電容。
在以上所述的全部的實(shí)施方式中，固體電解質(zhì)層4的形成方法是化學(xué)聚合法或者是以用化學(xué)聚法合成的固體電解質(zhì)層作為予涂層，然后通過(guò)電解聚合形成。另外，通過(guò)電解聚合形成的固體電解質(zhì)沒(méi)有特別地限定，但是，從聚合反應(yīng)容易方面最好是將吡咯、噻吩、苯胺或者以它們的電介質(zhì)為重復(fù)單位而形成的功能性高分子。再有，最好使用氧化劑化學(xué)氧化聚合的聚吡咯或者聚苯胺、聚噻吩中之一，或者它們的電介質(zhì)的一種。再有，也可以采用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺的某一種組合。
再有，硅橡膠的粘度是1Pa·S以上，再理想的是2.5Pa·S以上，這是因?yàn)槟軌蚍乐构柘鹉z被吸入金屬膜多孔質(zhì)材料內(nèi)。再有，從便于涂布操作考慮最好用33Pa·S以下的。
再有，表示了在金屬箔隔膜1的表面上形成金屬膜多孔質(zhì)材料2的例，也可以只在金屬箔隔膜1的單面形成金屬膜多孔質(zhì)材料2。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性。
本發(fā)明通過(guò)在金屬箔隔膜的引出部以及對(duì)應(yīng)于該引出部的金屬膜多孔質(zhì)材料的端面涂布加濕或者加熱硬化的硅橡膠、設(shè)置絕緣分離層，提供不發(fā)生電容量下降、漏電電流小并且承受電壓高的固體電解電容。
權(quán)利要求
1.一種固體電解電容，其特征在于，包括電容元件和外部電極，該電容元件由以下部分構(gòu)成金屬箔隔膜，其一端具有引出部；金屬膜多孔質(zhì)材料，其至少設(shè)置于上述金屬箔隔膜的單面；絕緣分離層，其由加濕或者加熱的至少一種方式硬化的硅橡膠構(gòu)成包住上述金屬箔隔膜的引出部；電介質(zhì)覆蓋膜，其至少設(shè)置在上述金屬膜多孔質(zhì)材料的表面；固體電解質(zhì)層，其設(shè)置在上述電介質(zhì)覆蓋膜的表面；集電體層，其設(shè)置在上述固體電解質(zhì)層的表面；該外部電極和上述金屬箔隔膜的引出部以及上述集電體層的任意一方電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容，其特征在于，上述絕緣分離層和上述金屬箔隔膜的引出部直接連接。
3.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容，其特征在于，上述電介質(zhì)覆蓋膜覆蓋上述金屬箔隔膜的引出部，進(jìn)而，上述絕緣分離層覆蓋由上述電介質(zhì)覆蓋膜覆蓋的上述金屬箔隔膜的引出部的部分。
4.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容，其特征在于，上述固體電解質(zhì)層含功能性高分子。
5.如權(quán)利要求1所述的固體電解電容，其特征在于，具有多個(gè)上述電容元件，電氣連接包含在上述多個(gè)電容元件內(nèi)的多個(gè)金屬箔隔膜，電氣連接包含在上述多個(gè)電容元件內(nèi)的多個(gè)集電體層。
6.一種固體電解電容的制造方法，其包括在一端具有引出部的金屬箔隔膜的至少一面上設(shè)置金屬膜多孔質(zhì)材料的工序，使上述引出部不被覆蓋；形成絕緣分離層工序，其涂布由加濕和加熱至少一種方式硬化的硅橡膠，封包住上述金屬箔隔膜的引出部；至少在上述金屬膜多孔質(zhì)材料表面形成電介質(zhì)覆蓋膜的工序；在上述電介質(zhì)覆蓋膜的表面形成固體電解質(zhì)層的工序；在上述固體電解質(zhì)層表面形成集電體層的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的固體電解電容的制造方法，其特征在于，在形成上述絕緣分離層工序，在上述引出部和對(duì)應(yīng)于上述引出部的上述金屬膜多孔質(zhì)材料的端面涂布上述硅橡膠。
8.如權(quán)利要求6所述的固體電解電容的制造方法，其特征在于，在形成上述電介質(zhì)覆蓋膜工序，形成上述電介質(zhì)覆蓋膜，以覆蓋上述金屬箔隔膜的引出部；在形成上述絕緣分離層工序，涂布上述硅橡膠，以再覆蓋由上述電介質(zhì)覆蓋膜覆蓋上述引出部的部分。
9.如權(quán)利要求6所述的固體電解電容的制造方法，其特征在于，在上述形成絕緣分離層工序，上述硅橡膠的粘度是1Pa·S以上。
10.如權(quán)利要求6所述的固體電解電容的制造方法，其特征在于，在形成上述絕緣分離層工序，用噴涂器進(jìn)行上述硅橡膠的涂布。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電氣特性?xún)?yōu)良的固體電解電容。該電容在金屬箔隔膜的引出部和對(duì)應(yīng)于該引出部的金屬膜多孔質(zhì)材料的端面或者在電介質(zhì)覆蓋膜覆蓋該引出部的部分涂布加濕或者加熱硬化的排水性的硅橡膠、設(shè)置絕緣分離層。
文檔編號(hào)H01G9/00GK1476620SQ02803034
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者河內(nèi)步, 高木誠(chéng)司, 御堂勇治, 金光泰男, 司, 治, 男 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社