CN1698147A - 固体电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体电解电容器(1)，具有通过将阳极箔(4)和阴极箔(5)以隔板(6)为中介卷绕而构成的、在内部形成固体电解质层或导电性聚合物层的电容器元件(2)。在阴极箔(5)上形成由金属氮化物或非阀作用金属构成的覆膜。以宽度窄于阳极箔(4)的方式形成阴极箔(5)，且以宽度大致与隔板(6)相同的方式形成阳极箔(4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种卷绕阳极箔和阴极箔的固体电解电容器。
背景技术
图2是以往的固体电解电容器1的断面主视图，图3是电容器元件2的立体图(例如，参照日本专利公告公报平4-19695号)。
在上面开口的铝制的壳体3内，收纳电容器元件2，用橡胶制的填充部件30，密封壳体3的开口。沿壳体3的上端部卷绕，固定填充部件30，且在壳体3的上面，安装塑料制的座板31。从电容器元件2引出的引线21、21贯通填充部件30及座板31后，横向折弯。
如图3所示，电容器元件2具有以下结构，即，通过以纸等绝缘体即隔板6为中介，滚状卷绕形成有电介质氧化覆膜的铝箔即阳极箔4和铝箔即阴极箔5，并用带子26固定的卷绕元件20，而且，在内部含浸TCNQ(7，7，8，8-四氰基对二次甲基苯醌)络合盐等固体电解质，或形成有导电性聚合物。从阳极箔4和阴极箔5引出一对引线板25、25，且上述引线21、21从该引线板25、25延伸。
该固体电解电容器1被广泛采用，但市场上希望大电容量且小型的电容器。因此，提出了按以下方式在阴极箔5上形成由金属氮化物构成的覆膜的电容器(例如，参照日本专利公开公报2000-114108号)。
以下，说明在阴极箔5上形成由金属氮化物构成的覆膜，使电容器大容量化的原理。一般，不有意在阴极箔5上形成电介质氧化覆膜，实际上通过自然氧化形成氧化覆膜。因此，电容器的静电电容C，为串联连接阳极箔4侧的静电电容Ca和阴极箔5侧的静电电容Cc的电容，由下式表示。
C＝Ca×Cc/(Ca+Cc)＝Ca×1/(Ca/Cc+1)
即，如果阴极箔5具有静电电容Cc，则电容器的静电电容C就小于阳极箔4侧的静电电容Ca。
但是，如图4所示，如果利用溅射法或蒸镀法在阴极箔5上形成TiN等金属氮化物的覆膜50，则推测金属氮化物就突破氧化覆膜51，与阴极箔5的铝基材接触。因此，基材和金属氮化物电导通，使阴极箔5不具有电容。由此，在不增大电容器的外形的情况下，增大了静电电容。
另外，也可以由非阀作用金属形成覆膜，以此代替金属氮化物。在这里，所谓阀作用金属，指的是其表面被氧化覆膜覆盖的金属，除铝外，还适合采用钽、铌等。
但是，上述的电容器存在以下问题。
此种电容器，除大容量化外，还要求降低ESR(等效串联电阻)。为此，可加大阳极箔4或阴极箔5的上下宽度就可以。但是，阳极箔4及阴极箔5双方的上下宽度不能大于隔板6。而加大隔板6又与电容器的小型化相违。
另外，在阳极箔4及阴极箔5双方的上下宽度与隔板6相同或稍小的时，有可能因箔4、5的卷滑，使两箔4、5接触，导致漏电流增大或提高发生短路的可能性。因此，两箔4、5的宽度比隔板6的宽度窄0.5～1mm左右。
本申请人考虑如下，即，如上所述如果在阴极箔5上形成金属氮化物的覆膜，则能使阴极箔5的静电电容消失，另外，通过使形成有金属氮化物的覆膜的阴极箔5的宽度变窄，防止两箔4、5接触。
发明内容
本发明的目的在于，实现电容器的大容量化、低ESR化、小型化，同时减少两箔4、5的接触不良。
本发明提供一种固体电解电容器1，具有通过将阳极箔4和阴极箔5以隔板6为中介卷绕而构成的、在内部形成固体电解质层或导电性聚合物层的电容器元件2。在阴极箔5上形成由金属氮化物或非阀作用金属构成的覆膜50。以宽度窄于阳极箔4的方式形成阴极箔5，且以宽度大致与隔板6相同的方式形成阳极箔4。
附图说明
图1是电容器元件的立体图。
图2是以往的固体电解电容器的断面主视图。
图3是以往的电容器元件的立体图。
图4是表示金属氮化物的覆膜突破氧化覆膜达到基材的状态的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的一例。
固体电解电容器1的整体形状与图2所示的以往电容器相同。电容器元件2具有以下结构，即如图1所示，由以绝缘体即隔板6为中介，滚状卷绕形成有化成覆膜的铝箔即阳极箔4和铝箔即阴极箔5，并用带子26固定的卷绕元件20。在卷绕元件20的内部，含浸TCNQ络合盐等固体电解质，或形成导电性聚合物。从卷绕元件20上引出一对引线21、21。
在阴极箔5上，形成钛(Ti)薄膜和氮化钛薄膜即覆膜，则如上所述，由此阴极箔5将不具有静电电容，或即使有也小到可忽视的程度。因此，阴极箔5的宽度，完全不影响电容器的静电电容。另外，如上所述，也可以由非阀作用金属形成覆膜。
阳极箔4的上下宽度，以与隔板6大致相同的宽度形成。此外，阴极箔5的宽度为阴极箔4的宽度的超过50％且不足100％的范围。
电容器元件2按以下顺序形成。由于阳极箔4从铝制薄板上切裁而成，因此在阳极箔4的端面未形成电介质氧化覆膜。所以，首先，进行卷绕元件20的切口化成，在阳极箔4的端面形成电介质氧化覆膜。然后，用280℃热处理卷绕元件20，使电介质氧化覆膜的特性稳定。
接着，在将卷绕元件20浸渍在作为稀释剂含有丁醇的3，4-亚乙二氧基噻吩及对甲苯磺酸铁(III)的混合溶液中后，进行热聚合，在两箔4、5之间形成导电性聚合物，完成电容器元件2。将电容器元件2封装在上述壳体3内，完成固体电解电容器1。
在本例中，用聚噻吩系的导电性聚合物形成电解质层，但也可以采用聚吡咯系、聚苯胺系的功能性高分子。此外，也可以形成TCNQ络合盐等固体电解质层，以此来代替导电性聚合物层。
实验结果
申请人，制作各40个按阳极箔4的90％、80％、60％的宽度形成阴极箔5的宽度的电容器元件2，用它们制成固体电解电容器1，分别作为实施例1、2、3。如上所述，阳极箔4的上下宽度是与隔板6大致相同的宽度，且不超过隔板6的宽度。
此外，制作各40个将阴极箔5及阳极箔4的宽度分别设定为隔板6的宽度75％、100％的以往的电容器元件2，用它们制成固体电解电容器1，作为以往例1、2。在以往例1、2的电容器元件2的阴极箔5上，不形成金属氮化物的覆膜。试制的电容器是，额定电压4V、壳体3的外形尺寸为直径8.0mm、高度17.0mm的电容器。
表1示出实施例1、2、3和以往例1、2的卷绕工序中的不良率、电容器完成后的不良率、漏电流(LC)不良率(单位：％)。
表1
| 卷绕工序 | 检查工序 | ||
| 短路不良率 | LC不良率 | 短路不良率 | |
| 实施例1实施例2实施例3以往例1以往例2 | 0.450.320.200.3132.3 | 2.251.780.651.4942.5 | 0.000.000.000.0021.8 |
由上述表1看出，在将阴极箔5及阳极箔4的宽度形成与隔板6的宽度相同的以往例2的电容器中，卷绕工序及检查工序中的短路不良率、漏电流不良率显著升高，不适合大量生产。
然后，外加120Hz的交流额定电压，测定静电电容(Cap，单位：μF)，测定介质损失(tanδ，单位：％)，外加100Hz的交流额定电压，测定等效串联电阻(ESR，单位：mΩ)。另外，在外加2分钟交流额定电压后，测定漏电流(LC，单位：μA)。表2示出测定结果的平均值。
表2
| Cap | tanδ | ESR | LC | |
| 实施例1实施例2实施例3以往例1以往例2 | 720719719560720 | 2.42.52.42.42.5 | 2021222520 | 1512913361 |
从上述表2看出，在将阳极箔4的宽度设定为隔板6的宽度的75％的以往例1的电容器中，静电电容显著降低。因此，要达到电容器的大容量化，需要将阳极箔4的宽度设定为与隔板6大致相同。
从上述表1及2看出，如果将阴极箔5的宽度设定为阳极箔4的超过50％不足100％范围的宽度，并以与隔板6大致相同的宽度形成阳极箔4，则就能够在维持以往程度的工序不良率(短路不良率、漏电流不良率)的情况下，实现电容器的大容量化、低ESR化。
在阴极箔5上形成由金属氮化物或非阀作用金属构成的覆膜，阴极箔5不具有静电电容，或即使有也小到可忽视的程度。因此，电容器的静电电容由阳极箔4的静电电容决定。
由于上述阳极箔4以与隔板6大致相同的宽度形成，因此能够减小阳极箔4的ESR，并且能够增大静电电容。由于以比阳极箔4窄的方式形成阴极箔5，因此能够防止两箔4、5的接触不良，同时能够防止漏电流增大、以及短路不良品的产生。
Claims (3)
1.一种固体电解电容器，具有通过将阳极箔(4)和阴极箔(5)以隔板(6)为中介卷绕而构成的、在内部形成有固体电解质层或导电性聚合物层的电容器元件(2)，且在阴极箔(5)上形成由金属氮化物或非阀作用金属构成的覆膜(50)，其特征是：
以宽度窄于阳极箔(4)的方式形成阴极箔(5)，且以宽度大致与隔板(6)相同的方式形成阳极箔(4)。
2.如权利要求1所述的固体电解电容器，其中，阴极箔(5)的宽度为阳极箔(4)的宽度的超过50％且不足100％的范围。
3.如权利要求1所述的固体电解电容器，其中，电容器元件(2)内的电解质，采用聚噻吩系导电性高分子。
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