專利名稱：電容器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種使用于電腦等各種電子機器的電容器及其制造方法。
背景技術：
以鉭固體電解電容器為例，說明以往的電容器。
圖3是以往的鉭固體電解電容器的截面圖。鉭導線1與燒結鉭粉末的成形體而形成的燒結體2被接合，且于燒結體2的表面上形成有石墨層3，在其外層還形成有銀層4。而且電極5A、5B連接于鉭導線1、銀層4。然后將涂裝樹脂6涂覆于這樣形成的電極體上。
以下就該電容器的制造方法加以說明。
首先，于鉭導線1的周圍制作將鉭粉末加壓成形并燒成的燒結體2。然后，將燒結體2在磷酸水溶液中進行陽極氧化，于表面制造五氧化二鉭的電介質膜(未圖示)。接著，將二氧化錳等的固體電解質(未圖示)充填于燒結體2的氣孔后，在表面依序制造石墨層4、銀層5。然后，將電極6A、6B分別連接于鉭導線1、銀層5后，使用封裝樹脂7被覆外周部。
用于所述電容器中的燒結體2的制造方法，公開在如特開昭63-262833號公報中。即，將特定平均粒徑的樟腦粒子等混合于金屬粉末中，并通過沖壓加工成形后，進行加熱使樟腦蒸發的方法。由于其開氣孔率最大也不過為75％左右，且電介質膜的表面積小，因此難以大容量化。
發明內容
本發明的電容器具有，于表面具有氧化膜，開氣孔率大于75％、在97％以下，由實心構造的泡沫金屬構成的燒結金屬，以及設于所述燒結金屬的氧化膜的表面的導電性物質。所述電容器的制造方法包含有將導電性物質設置于在表面具有氧化膜的所述燒結金屬的氧化膜的表面的步驟，以及將所述燒結金屬加工成想要的形狀的步驟。
圖式簡單說明
圖1是本發明的實施例1、2中的多孔體的圖像截面圖。
圖2是本發明的實施例1、2中的電容器的截面圖。
圖3是以往的電容器的截面圖。
具體實施例方式
(實施例1)圖1是本發明的實施例1中的多孔體的圖像截面圖。圖中，在開氣孔率大于75％且在97％以下，并且比表面積在10,000m2/m3以上且由實心構造的鉭構成的燒結金屬11的表面上，具有五氧化二鉭的氧化膜12。而且，將導電性物質13充填于該開氣孔中，并以導電性物質13被覆氧化膜12的表面。另外，雖未加以圖示，但導電性物質13之間是連接成一體。
另外，圖2是使用圖1中表示的多孔體制造出的電容器的截面圖。鉭導線21與燒結鉭粉末的成形體而形成的燒結體22被接合，且于燒結體22的表面形成有石墨層23，于其外側還形成有銀層24。然后將電極25A、25B分別連接于鉭導線21、銀層24上。而封裝樹脂26則被覆這樣形成的電極體。
以下，就該電容器的制造方法加以說明。
首先，將以下材料混合，制造料漿。
1)平均粒徑為0.5～100μm的鉭粉末為30～80wt％、2)乙基纖維素等的水溶性粘合劑為2～10wt％、3)碳數5～8的烴類有機溶劑等的泡沫劑為0.5～5％、4)陰離子系或非離子系表面活性劑為0.5～3wt％、5)聚乙烯醇等的增塑劑為2～10wt％、6)水等的溶劑該漿料的粘度在20℃下為3000～55000cps。
然后，使用該漿料并利用刮刀片法，在設有脫模層的載體(carrier)薄膜上成形為所期望的厚度的薄板狀。
接著，通過將該薄板在80％以上的高濕度下保持25～40℃，而控制在表面產生龜裂的現象同時使發泡劑揮發形成氣泡。
之后，通過將該薄板加熱成40～80℃加以干燥，且在氣泡與氣泡的界面使漿料凝集。
然后，將薄板與載體薄膜分離，切斷成所期望的形狀，并于脫脂后進行燒結。脫脂、燒結最好是在比鉭的平衡氧分壓還低的氧分壓下進行。
燒結后的薄板是，開氣孔率為75.5％、比表面積為10,000m2/m3，且具有實心構造的燒結金屬11。對該燒結金屬11的表面進行蝕刻使其比表面積更大。
然后，通過在磷酸水溶液中電化學地陽極氧化該燒結金屬11，而在其表面上形成五氧化二鉭的氧化膜12。接著，向燒結金屬11的氣孔內(氧化膜12的表面)充填作為固體電解質13的二氧化錳。以下把這個作為多孔體22。
接著，邊壓縮薄板狀的多孔體22邊將其纏繞于鉭導線21上，而加工成所期望的形狀。并且加工成，鉭導線21與構成多孔體22的燒結金屬11電連接。該加工是例如通過機械式或大電流，破壞接觸部的氧化膜12而溶敷燒結金屬11與導線21來進行。此時，若有如連接部周邊的氧化膜12損傷的情況，最好用電化學方法再次形成氧化膜12。
然后，通過在多孔體22的外表面上涂布石墨料漿并進行干燥，而形成石墨層23，接著，通過在該層上涂布銀料漿并進行干燥，而形成銀層24。然后，把電極25A、25B連接于鉭導線21與銀層24，并使用封裝樹脂26被覆外周部，得到圖2所示的電容器。
該電容器的開氣孔率為75％，由于原來燒結金屬11的開氣孔率高，因此可使每單位體積的氧化膜12的表面積變大，并可得到大容量的電容器。另外，由于將導電性物質13充填于燒結金屬11的氣孔之后，再成形為所期望的形狀，所以可有效地將導電性物質13向氣孔填充。并且在加工成所期望的形狀時，通過加以壓縮，可使每單位體積的氧化膜12的表面積更大，可輕易得到大容量的電容器。
(實施例2)實施例2與實施例1的不同之處在于，燒結金屬11的開氣孔率及導電性物質13不同。即，在實施例2中，通過控制漿料的組成或發泡條件等，使開氣孔率為97％。另外，作為導電性物質13，充填作為導電性高分子的聚吡咯。聚吡咯的充填是按以下進行。將于表面上形成有氧化膜12的燒結金屬11，浸漬于十二烷基苯磺酸鐵鹽的甲醇溶液，并在撈起后進行干燥，接著浸漬于吡咯溶液，再撈起進行干燥。通過這樣地進行化學氧化聚合反應，向燒結金屬11的氣孔中作為導電性物質13充填是導電性高分子的聚吡咯。另外，通過在真空中或加壓環境中將燒結金屬11浸漬于甲醇溶液和吡咯溶液中，而可輕易地使這些溶液浸入到燒結金屬11的內部，并可提高導電性物質13的充填性。
以下，與實施例1同樣進行，得到圖2所示的電容器。
本實施例2中，也與實施例1同樣地可得到大容量的電容器。另外，本實施例2中，通過將設有氧化膜12的燒結金屬11浸漬于導電性高分子溶液中，可將導電性物質13充填于氣孔中。由此，與實施例1比較，可更容易地以導電性物質13被覆氧化膜12的表面，并可更確實地得到大容量的電容器。
另外，由于與二氧化錳相比較，導電性物質13的電導率較高，因此與實施的形態1比較，可得到更低阻抗、且高頻響應性高的電容器。
另外，在實施例1、2中，使用開氣孔率為75～97％且比表面積在10,000m2/m3以上的鉭作為燒結金屬。
由于比表面積愈大，氧化膜12的表面積也愈大，所以可得到容量大的電容器。因此，開氣孔率最好在90～97％。
然而，當開氣孔率太大而超過97％時，存在金屬密度減少且每單位體積的靜電容量減少的可能性。從表面積的觀點來看，將多孔體22纏繞在鉭導線21上時，最好一邊進行壓縮，以使每單位體積的氧化膜12的表面積更大。另外，也可不壓縮多孔體而構成，但無論是按何種方式進行，構成后的開氣孔率最好在75～97％。
另外，燒結金屬11除鉭之外，只要是鋁、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍、銻中的至少一種以上的金屬，就可同樣地制造電容器。
另外，因該燒結金屬11是網狀結構并且是一體燒結體的實心構造，所以強度非常優異，成為對于沖擊具有很高強度的電容器。
設在多孔體22的氣孔中的二氧化錳等固體電解質、聚吡咯、聚乙烯二氧噻吩等的導電性高分子，使多孔體22與石墨層23的接觸面積增大。由此，使多孔體22與電極25B之間的等效電阻變小，從而可容易得到優異特性的大容量的電容器。
更進一步，通過把燒結金屬11進行蝕刻可使表面積更大，氧化膜12的表面積也變大，大容量化。
另外，本發明中的電容器，并不限于在所述各實施例中所示的構造，只要是把燒結金屬11作為陽極，把設置在該表面上的氧化膜12作為電介質層、并把在氧化膜12的表面上通過導電性物質13設置的金屬作為陰極的構造，則可得到同樣大容量的電容器。
另外，使用箔狀的鉭以取代鉭導線21，并向其兩面邊壓縮薄板狀的燒結金屬11邊貼合，也同樣地可得到大容量的電容器。
根據本發明，通過將開氣孔率為75～80％的燒結金屬作為陽極在其表面上形成氧化膜，能夠提供大容量的電容器。
權利要求
1.一種電容器，具有在表面上具有氧化膜，而開氣孔率大于75％且在97％以下，并且由實心構造的泡沫金屬構成的燒結金屬和設在所述燒結金屬的氧化膜的表面上的導電性物質。
2.根據權利要求1所述的電容器，其中，所述燒結金屬的比表面積在10,000m2/m3以上。
3.根據權利要求1所述的電容器，其中，所述燒結金屬包含鋁、鉭、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍、銻中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的電容器，其中，該導電性物質是固體電解質。
5.根據權利要求1所述的電容器，其中，該導電性物質是導電性高分子。
6.一種電容器的制造方法，包含有A)在表面具有氧化膜、開氣孔率大于75％且在97％以下、并由實心構造的泡沫金屬構成的燒結金屬的表面的所述氧化膜的表面上，設置導電性物質的步驟；及B)將所述燒結金屬加工成所期望的形狀的步驟。
7.根據權利要求6所述的電容器的制造方法，還包含有C)蝕刻所述燒結金屬的表面的步驟。
8.根據權利要求6所述的電容器的制造方法，在所述B步驟中，壓縮燒結金屬。
全文摘要
一種固體電解電容器，對由鉭等構成且開氣孔率超過75％的燒結金屬(11)進行表面氧化而設置五氧化二鉭等的氧化膜(12)，并將導電性物質(13)充填于氣孔中，然后將其纏繞于導線上加工成所期望的形狀，并于該多孔體的表面設置銀層，然后將燒結金屬(11)當作陽極，將銀層當作陰極。由于該電容器燒結金屬的比表面積大，所以成為大容量。
文檔編號H01G9/052GK1488155SQ02803022
公開日2004年4月7日 申請日期2002年11月1日 優先權日2001年11月8日
發明者長井淳夫, 倉光秀紀, 井垣惠美子, 小島浩一, 一, 紀, 美子 申請人:松下電器產業株式會社