固體電解電容器及其制造方法

專(zhuān)利名稱：固體電解電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣泛使用的鉭固體電解電容器等固體電解電容器。更具體地說(shuō)是涉及有適于面安裝結(jié)構(gòu)的固體電解電容器。進(jìn)而，本發(fā)明也涉及到這樣的固體電解電容器的制造方法。
以往，使用于此種固體電解電容器的電容器元件，最典型的是按以下的方法制造的。
首先，如附圖57所示，將鉭等金屬制的陽(yáng)極棒3突出地固定形成在多孔質(zhì)的芯體2上后，燒結(jié)鉭粉末等的金屬粉末。
接著，如圖58所示，在將此芯體2浸漬在磷酸水溶液等的合成液A中的狀態(tài)下，在陽(yáng)極棒3和合成液A之間加上直流電流，進(jìn)行陽(yáng)極氧化。其結(jié)果，在芯體2上的金屬粒子表面上形成五氧化鉭等介電質(zhì)膜4。
繼而，如圖59所示反復(fù)進(jìn)行以下的工序，即將上述芯體2浸漬在硝酸錳水溶液B中，使硝酸錳水溶液B浸透芯體2的內(nèi)部后，取出，進(jìn)行燒結(jié)。其結(jié)果，在上述介電質(zhì)膜4的表面上形成由二氧化錳等金屬氧化物構(gòu)成的固體電解質(zhì)層5。
最后，在上述的芯體2上的固體電解質(zhì)層5的表面上進(jìn)行石墨層加工處理后，形成用銀或鎳等金屬膜等構(gòu)成的陰極膜。用此方法得到電容器元件1。
以上所述的過(guò)去的固體電解電容器，在制造該電容器元件1時(shí)，從芯體2突出的陽(yáng)極棒3是必不可少的，除去陽(yáng)極棒3也是不可能的。因此，使用這種電容器元件1作為面安裝型的固體電解電容時(shí)，以往的作法是采用圖60或圖61的結(jié)構(gòu)。
亦即，在圖60的結(jié)構(gòu)中，電容器元件1配置在陰極引線端子6a和陽(yáng)極引線端子6b之間，在該電容器元件1的芯體2上固定著陰極引線端子6a，在陽(yáng)極棒3上固定著陽(yáng)極引線端子6b。而后，電容器元件1及兩引線端子6a、6b的內(nèi)端部包入到由模鑄的合成樹(shù)脂制的包封體7中。在特開(kāi)昭60-220922號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了這樣結(jié)構(gòu)的固體電解電容器。
另一方面，在圖61所示的結(jié)構(gòu)中，是將電容器元件1包封在模鑄的合成樹(shù)脂制的包封體8中，并使得與芯體2上的陽(yáng)極棒3相對(duì)的端面以及陽(yáng)極棒3的頂端露出。而后，在上述陽(yáng)極棒3的露出頂端通過(guò)錫焊形成陽(yáng)極端子部9a，在芯體2的露出端面上通過(guò)錫焊形成陰極端子部9b。
可是，上述的任何一種固體電解電容，都是含有芯體2及突出的陽(yáng)極棒3，并且必須把電容器元件1包封在合成樹(shù)脂制的包封體7、8中。因此，此包封體7、8的大小，與電容器元件1上的芯體2大小相比，只陽(yáng)極棒3從芯體2突出部分變大，芯體2對(duì)于電容全部體積的比例變小，所以體積效率降低。進(jìn)而，上述芯體2的有效體積，由于在該芯體2中埋設(shè)著上述陽(yáng)極棒3而相應(yīng)地變小。由于這些原因，以往的固體電解電容器存在著增加單位體積容量困難、重量大等的問(wèn)題。這種問(wèn)題，對(duì)于組裝了2根引線端子6a、6b的圖60結(jié)構(gòu)的固體電解電容器更為顯著。
而且，對(duì)于上述以往的固體電解電容器，由于模鑄合成樹(shù)脂制的包封體7、8時(shí)，對(duì)芯體2產(chǎn)生大的應(yīng)力作用，往往產(chǎn)生漏電流(LC)增大或發(fā)生絕緣不良的現(xiàn)象。這在制造時(shí)就會(huì)造成次品率高、成品率降低。
另外，在過(guò)去同時(shí)制造多個(gè)電容器元件1時(shí)，是如圖62所示，將從多個(gè)燒結(jié)芯體1突出的各陽(yáng)極棒3安裝在鉭等金屬棒10上，在此狀態(tài)下進(jìn)行以下各工序后，即，浸漬在合成液A中，通過(guò)陽(yáng)極氧化形成介電質(zhì)膜4(圖58)、浸漬在硝酸錳水溶液B中，形成固體電解質(zhì)層5(圖59)、形成石墨層以及形成陰極膜等后，將各電容器元件1從上述金屬棒分離下來(lái)。因此，使用一根金屬棒10可以制造的電容器元件1的個(gè)數(shù)是有限的，不能大量地提高產(chǎn)品個(gè)數(shù)，大量生產(chǎn)困難。其結(jié)果，上述制造方法的成品率低，同時(shí)制造成本卻大幅度地提高。
特別是對(duì)于圖60形式的固體電解電容器，由于使用二個(gè)引線端子6a、6b，則需要將二個(gè)引線端子6a、6b固定在電容器元件1上的工序及將二個(gè)引線端子6a、6b彎曲加工成圖示形狀的加工工序，所以其制造成本比圖61結(jié)構(gòu)的固體電解電容器更要提高。
本發(fā)明的目的在于為了解決這些問(wèn)題而提供面安裝型固體電解電容器。
本發(fā)明其他的目的在于提供了這些固體電解電容器的制造方法。
按照本發(fā)明的第1方面提供的固體電解電容，它具有芯基板片、安裝在此芯基板片上的金屬粉末燒結(jié)芯體、通過(guò)此芯體的金屬粉末和電介質(zhì)膜、以電絕緣狀態(tài)在該芯體上形成的固體電解質(zhì)層、使此固體電解質(zhì)層的一部分露出地覆蓋上述芯體的被復(fù)樹(shù)脂、在上述固體電解質(zhì)層的露出部分上形成導(dǎo)電的陰極側(cè)端子電極膜和為了使上述芯體的金屬粉末可導(dǎo)電而形成在上述芯基片上的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜。
按照以上結(jié)構(gòu)，只要用被復(fù)樹(shù)脂覆蓋電容器元件的側(cè)面即可，而且可以去掉從芯體突出的陽(yáng)極棒。因此芯體的有效體積不會(huì)由于陽(yáng)極棒而減少，所以芯體體積對(duì)于全部體積的比例，與以往的帶陽(yáng)極棒的固體電解電容相比確實(shí)可以增大，可以實(shí)現(xiàn)體積效率的提高和小型化。特別是與圖60所示的具有金屬板制的引線端子的固體電解電容器相比更可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。
在上述芯基板片上設(shè)置填充孔，在此填充孔內(nèi)也可以填充芯體的金屬粉末。按此構(gòu)成，由于可以加大上述芯體的體積，更提高體積效率，所以每單位體積固體電解電容器的容量可以增大。特別是將填充孔作成貫通孔時(shí)，填充在此貫通孔的金屬粉末部分與芯基板下的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜直接結(jié)合，可以進(jìn)一步增大芯體的體積，同時(shí)可以確實(shí)地提高芯體的金屬粉末和陽(yáng)極側(cè)端子電極膜的導(dǎo)電性。
使用至少在厚度方向具有導(dǎo)電性的材料構(gòu)成上述芯基板片，在此芯基板片上電接合著芯體的金屬粉末的同時(shí)，也可以形成陽(yáng)極側(cè)端子電極膜。此時(shí)上述芯基板片自身成為代替以往的陽(yáng)極棒，這對(duì)于提高體積效率是有效的。另外，在上述芯基板片的上面若形成環(huán)繞芯體周?chē)慕^緣層時(shí)，可以使陽(yáng)極側(cè)芯基板片和陰極側(cè)的固體電解質(zhì)層進(jìn)行電絕緣，所以可確實(shí)地防止其間的電流的短路。
按照本發(fā)明的第2方面，提供了固體電解電容器的制造方法，其中包括準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)多個(gè)芯基板片大小的原材基板的工序，在此原材基板上面的上述每一個(gè)芯基板片的地方使金屬粉末固著形成為多孔質(zhì)的芯體的工序，加熱此芯體的燒結(jié)工序，在上述各芯體的金屬粉末上形成介電質(zhì)膜的工序，在此介電質(zhì)膜的表面形成固體電解質(zhì)層的工序，在上述各芯體的至少一個(gè)側(cè)面上涂敷被復(fù)樹(shù)脂的工序，在上述各芯體的固體電解質(zhì)層上形成陰極側(cè)端子電極膜的同時(shí)，在原材基板的下面中至少各芯基板片的地方形成陽(yáng)極側(cè)端子電極膜的工序，和在各芯體間將上述原材基板切斷成各芯基板片的工序。
按照以上的方法，在一個(gè)原材基板上，可以多個(gè)同時(shí)地進(jìn)行將金屬粉末固定形成為芯體的工序、加熱、燒結(jié)此芯體的工序。而且，以后的介電質(zhì)膜的形成、固體電解質(zhì)層的形成、被復(fù)樹(shù)脂的涂敷、陽(yáng)極側(cè)端子電極膜的形成及陰極側(cè)端子電極膜的形成也可以在將多個(gè)芯體結(jié)合在原材基板上的狀態(tài)下，一次性地進(jìn)行。而且，最后在各芯體間只將原材料基片切成各芯基板片，能同時(shí)制造多個(gè)面安裝型固體電解電容器。因此，與以往那樣的分別制造多個(gè)固體電解電容器方法相比，本發(fā)明的制造方法適用于大量的生產(chǎn)。
此外，通過(guò)在各芯體的至少側(cè)面涂敷樹(shù)脂，與以往的將電容器元件用合成樹(shù)脂膜部包封的制造方法比較，可以確實(shí)地減少漏電流(LC)的增加、發(fā)生絕緣不良的次數(shù)。所以，本發(fā)明的制造方法可以降低次品的發(fā)生率，并適合上述的大量生產(chǎn)，同時(shí)還有大幅度地降低成本的效果。
本發(fā)明的各種特征及優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)以下的附圖，從對(duì)最佳實(shí)施例的說(shuō)明中將更加清楚。
圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施例所使用的原材基板的立體圖。
圖2表示在上述原材基板上形成絕緣層狀態(tài)的立體圖。
圖3表示沿圖2的III-III線的放大剖視圖。
圖4表示在上述原材基板的絕緣層上穿設(shè)結(jié)合孔狀態(tài)的立體圖。
圖5表示沿圖4的V-V線的放大剖視圖。
圖6表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述結(jié)合孔內(nèi)形成鉭硅化物薄膜的放大剖視圖。
圖7表示上述鉭硅化物的薄膜上形成結(jié)合用金屬膜的狀態(tài)的放大剖視圖。
圖8表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述原材基板上形成型模層狀態(tài)的放大剖視圖。
圖9表示在上述型模層上穿設(shè)成形孔狀態(tài)的立體圖。
圖10表示沿圖9的X-X線的放大剖視圖。
圖11表示在上述型模層的成形孔內(nèi)，將鉭粉末加固成形芯體狀態(tài)的放大剖視圖。
圖12表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，除去上述型模層狀態(tài)的立體圖。
圖13表示沿圖12的XIII-XIII線的放大剖視圖。
圖14表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述芯體上形成電介質(zhì)膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖15表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述芯體上形成固體電解質(zhì)層狀態(tài)的放大剖視圖。
圖16表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述原材基板上涂敷被復(fù)樹(shù)脂后狀態(tài)的放大剖視圖。
圖17表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，在上述被復(fù)樹(shù)脂上穿設(shè)開(kāi)孔狀態(tài)的立體圖。
圖18表示沿圖17的XVIII-XVIII線的放大剖視圖。
圖19表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，形成陰極用端子電極膜及陽(yáng)極用端子電極膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖20表示本發(fā)明第1實(shí)施例中，制造的固體電解電容的立體圖。
圖21表示沿圖20的XXI-XXI線的放大剖視圖。
圖22表示沿圖20的XXII-XXII線的放大剖視圖。
圖23表示本發(fā)明第1實(shí)施例變形例中重要部件的放大剖視圖。
圖24表示圖23的變形例的平面圖。
圖25表示圖23的變形例中，在原材基板上形成用鉭的硅化物構(gòu)成的薄膜和結(jié)合用金屬膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖26表示本發(fā)明第2實(shí)施例所使用的原材基板的放大剖視圖。
圖27表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在絕緣層上穿設(shè)結(jié)合孔狀態(tài)的放大剖視圖。
圖28表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在原材基板上固定成形芯片狀態(tài)的放大剖視圖。
圖29表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在上述芯體上形成電介質(zhì)膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖30表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在上述芯體上形成固體電解質(zhì)層膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖31表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在上述原材基板上涂敷被復(fù)樹(shù)脂后狀態(tài)的放大剖視圖。
圖32表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，在上述被復(fù)樹(shù)脂上穿設(shè)開(kāi)孔狀態(tài)的放大剖視圖。
圖33表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，形成陰極用端子電極膜及陽(yáng)極用端子電極膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖34表示本發(fā)明第2實(shí)施例中，制造的固體電解電容器的放大縱剖視圖。
圖35表示本發(fā)明第3實(shí)施例所使用的原材基板的放大剖視圖。
圖36表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，在原材基板上固定成形芯片狀態(tài)的放大剖視圖。
圖37表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，在上述芯體上形成電介質(zhì)膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖38表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，在上述芯體上形成固體電解質(zhì)層狀態(tài)的放大剖視圖。
圖39表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，在上述原材基板上涂敷被復(fù)樹(shù)脂后狀態(tài)的放大剖視圖。
圖40表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，在上述被復(fù)樹(shù)脂上穿設(shè)開(kāi)孔狀態(tài)的放大剖視圖。
圖41表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，形成陰極用端子電極膜及陽(yáng)極用端子電極膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖42表示本發(fā)明第3實(shí)施例中，制造的固體電解電容器的放大縱剖視圖。
圖43表示本發(fā)明第4實(shí)施例所使用的原材基板的放大剖視圖。
圖44表示本發(fā)明第4實(shí)施例中，在原材基板上固定成形芯片狀態(tài)的放大剖視圖。
圖45表示本發(fā)明第4實(shí)施例中，制造的固體電解電容器的放大縱剖視圖。
圖46表示本發(fā)明第5實(shí)施例中，所使用的原材基板的立體圖。
圖47表示本發(fā)明第5實(shí)施例中，在原材基板上固定成形芯片狀態(tài)的放大剖視圖。
圖48表示本發(fā)明第5實(shí)施例中，在上述芯體上形成電介質(zhì)膜及固體電解質(zhì)層的狀態(tài)的放大剖視圖。
圖49表示本發(fā)明第5實(shí)施例中，形成被復(fù)樹(shù)脂及陰極用端子電極膜和陽(yáng)極用端子電極膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖50表示本發(fā)明第5實(shí)施例中，制造的固體電解電容器的放大縱剖視圖。
圖51表示本發(fā)明第6實(shí)施例所使用的原材基板的立體圖。
圖52表示本發(fā)明第6實(shí)施例中，在原材基板上形成金屬膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖53表示本發(fā)明第6實(shí)施例中，在上述基板上形成絕緣層狀態(tài)的放大剖視圖。
圖54表示本發(fā)明第6實(shí)施例中，在原材基板上固定成形芯片的狀態(tài)的放大剖視圖。
圖55表示本發(fā)明第6實(shí)施例中，在芯片上形成電介質(zhì)膜、固體電解質(zhì)層、被復(fù)樹(shù)脂、陰極用端子電極膜和陽(yáng)極用端子電極膜狀態(tài)的放大剖視圖。
圖56表示本發(fā)明第6實(shí)施例中，制造的固體電解電容器的放大縱剖視圖。
圖57表示使用以往制造固體電解電容器方法的電容器元件的放大縱剖視圖。
圖58表示進(jìn)行在圖57的電容器元件上形成介電質(zhì)膜的處理的狀態(tài)圖。
圖59表示進(jìn)行在圖57的電容器元件上形成固體電解質(zhì)層的處理的狀態(tài)圖。
圖60表示以往固體電解電容器的縱剖俯視圖。
圖61表示以往其他的固體電解電容器的縱剖俯視圖。
圖62表示以往制造固體電解電容器方法中，將電容器元件裝在金屬棒上的狀態(tài)的立體圖。
以下，根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1～圖12表示本發(fā)明的第1實(shí)施例。在此第1實(shí)施例中使用硅制的原材基板制造鉭固體電解電容器30(圖20)。
按照第1實(shí)施例，首先如圖1所示，準(zhǔn)備在厚度方向具有導(dǎo)電性的硅制原材基板11。與寬為W長(zhǎng)為L(zhǎng)的矩形形狀的多個(gè)芯基板片對(duì)應(yīng)的大小構(gòu)成此原材料基板11。如后所述，原材基板11，在最終工序中，當(dāng)沿縱向的切斷線13及橫向的切斷線14切斷時(shí)，可以得到多個(gè)芯基板片12。
接著，如圖2及圖3所示，在上述材料基板11上，用熱酸處理、PV濺射或等離子CVD等方法形成硅氧化膜或氮化膜等的絕緣膜15。
接著，如圖4及圖5所示，在上述絕緣膜15中對(duì)應(yīng)于各芯基板片12的部分上，用公知的方法，例如光刻法穿設(shè)矩形狀結(jié)合孔16。此光刻法包括以下步驟，即在上述絕緣膜15上面形成光致抗蝕劑膜步驟、在此光致抗蝕劑膜上蓋下具有與上述結(jié)合孔16相同形狀的透窗的光掩膜的步驟、曝光就這樣掩蔽的光致抗蝕劑膜后，進(jìn)行顯像處理，除去上述光致抗蝕劑膜中對(duì)應(yīng)于透窗的部分的步驟，在此狀態(tài)下，通過(guò)將絕緣膜15浸蝕處理，將此絕緣膜15中對(duì)應(yīng)于上述透窗的部分用浸蝕液溶除去后，形成上述結(jié)合孔16的步驟。
接著，如圖6所示，在上述材料基板11上的上述各結(jié)合孔16內(nèi)的部分中，用濺射法等形成鉭硅化物薄膜17。
接著，如圖7所示，在此各薄膜17上，用相同的濺射法等形成作為結(jié)合層的鉭結(jié)合用金屬層18。
接著，如圖8所示，在上述材料基板11的全體上面，形成比較厚的，用合成樹(shù)脂等作成的型模層19。
接著，如圖9及圖10所示，在上述型模層19中對(duì)應(yīng)于上述各芯基板片12的部分，用光蝕法等穿設(shè)成形孔20。但是代替圖8～圖10的工序，也可以在材料基板11上粘結(jié)上預(yù)先穿設(shè)了成形孔20的型模層19。
接著，如圖11所示，在上述型模層19的各成形孔20內(nèi)，充填適量預(yù)先混合了粘合劑的鉭粉末，通過(guò)打?qū)嵓庸?，形成多孔質(zhì)芯體21后，進(jìn)行用加熱等方法除去上述粘合劑的脫粘合劑處理。
接著，如圖12及圖13所示，用剝離或浸蝕等適宜手段除去上述型模層19。另外，上述脫粘合劑處理，也可以在除去此型模層19步驟后進(jìn)行。
接著，將原材基板11和在其上形成的相關(guān)部分一起放到真空式加熱爐中(圖中未示出)，在真空中加熱到鉭的燒結(jié)溫度。其結(jié)果，構(gòu)成各芯體21的鉭粉末被燒結(jié)的同時(shí)，并熔融在由鉭構(gòu)成的上述結(jié)合用金屬層18上，各芯體21可導(dǎo)電地連接在原材基板11上。在此燒結(jié)工序中，作為用鉭結(jié)合用金屬層18的襯底的鉭硅化物薄膜17起著以下的作用。即，如果沒(méi)有鉭硅化物薄膜17時(shí)，由于燒結(jié)時(shí)的加熱，結(jié)合用金屬層18中的鉭會(huì)異常地向硅制原材基板11中擴(kuò)散，這樣就會(huì)使得由鉭粉末構(gòu)成的芯體21對(duì)于硅制原材基板11的結(jié)合強(qiáng)度大幅度地下降。與此相反，由于鉭硅化物的薄膜17存在，防止了從結(jié)合用金屬層18向原材基板11進(jìn)行鉭的擴(kuò)散，可以確保芯體21對(duì)于原材基板11的結(jié)合牢固性及穩(wěn)定性。
接著，將上述原材基板11與其上面形成的有關(guān)部分一起浸漬在磷酸水溶液等的合成液中(圖中未表示出)，在上述原材基板11和合成液之間加上直流電流，進(jìn)行陽(yáng)極氧化。其結(jié)果，如圖14所示，在上述各芯體21上的鉭粒子表面和上述薄膜17及結(jié)合用金屬層18的露出部分的表面上形成五氧化鉭電介質(zhì)膜22。
接著，反復(fù)進(jìn)行以下的步驟，即將上述原材基板11的各芯體21浸漬在硝酸錳水溶液中(圖中未表示出)，將硝酸錳水溶液浸透到芯體21內(nèi)部的步驟，而后，將各芯體21從硝酸錳水溶液中取出、燒成的步驟。其結(jié)果，如圖15所示，得到在五氧化鉭的電介質(zhì)膜22的表面上形成了二氧化錳固體電解質(zhì)層23的電容器元件24。再者，也可以將固體電解質(zhì)層23作成像特開(kāi)昭60-37114號(hào)公報(bào)及特開(kāi)平1-253226號(hào)公報(bào)所記載的導(dǎo)電性高電解質(zhì)分子，再用化學(xué)聚合方法、電解氧化聚合方法或氣相聚合方法等形成。
接著，在上述的各電容器元件24的表面全體上施以包復(fù)用的石墨層(圖中未表示出)后，在上述原材基板11上面的全體上被復(fù)如圖16所示的聚酰胺樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂等的合成樹(shù)脂制的被復(fù)樹(shù)脂25，復(fù)蓋上述各電容器元件24全部表面那樣形成。
接著，如圖17及圖18所示，在上述被復(fù)樹(shù)脂25中相當(dāng)于各電容器元件24上面的部分，用光刻法等穿設(shè)成開(kāi)孔26。
接著，如圖19所示，在上述各電容器元件24的上面，用濺射法等形成由襯底的鎳層和上層的錫焊層構(gòu)成的陰極用端子電極膜27。此陰極用端子膜27，通過(guò)上述石墨層與各電容器元件24上的固體電解質(zhì)層23進(jìn)行導(dǎo)電。
另一方面，同樣是如圖19所示，在上述原材基板的下面，用濺射法等形成由襯底的鎳層和上層的焊錫層構(gòu)成的陽(yáng)極用端子電極膜28。
最后，同樣如圖19所示，沿著各切斷線13、14，用高速旋轉(zhuǎn)的切刀29切斷原材基板11及上述被復(fù)樹(shù)脂25，分割成每個(gè)芯基板片12。其結(jié)果，得到多數(shù)個(gè)鉭固體電解電容器。
圖20～圖22表示了用以上工藝得到的鉭固體電解電容器30的結(jié)構(gòu)。鉭固體電解電容器30的寬度尺寸為W、長(zhǎng)度尺寸為L(zhǎng)、高度尺寸為H。
鉭固體電解電容器30包括芯基板片12，在此芯基板片12上形成的鉭粉末燒結(jié)芯體21，通過(guò)介電質(zhì)層22形成對(duì)于此芯體21的鉭粒子電絕緣的固體電解質(zhì)層23。進(jìn)而，電容器30還包括，除去上述固體電解質(zhì)層23上面的中央部，復(fù)蓋上述芯體21的被復(fù)樹(shù)脂25，為了使上述芯體21的固體電解質(zhì)層23的露出部分可導(dǎo)電地形成的陰極側(cè)端子電極膜27和在上述芯基板片12的下面形成的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜28。芯體21的鉭粒子通過(guò)鉭硅化物的薄膜17、結(jié)合用金屬層18及芯基板片12與陽(yáng)極側(cè)端子電極膜28導(dǎo)通。另一方面，鉭固體電解電容30的陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)之間的電絕緣性，是通過(guò)在芯基板片12上面形成的絕緣膜15而確保的。
本發(fā)明的上述第1實(shí)施例也可以進(jìn)行如圖23～25那樣的變形。即如圖23及圖24所示，在原材基板11的絕緣層15上穿設(shè)結(jié)合孔16時(shí)，在各結(jié)合孔16內(nèi)將絕緣層的一部分，以多個(gè)的突起部15’形式殘留下來(lái)。其結(jié)果，如圖25那樣地，后形成的結(jié)合用金屬層18成為具有凹凸結(jié)構(gòu)。
按照以上的變形例，電容器元件24的芯體21上的鉭粉末對(duì)于上述結(jié)合用金屬層18(結(jié)合層)的接觸面積可以增加。由此，在上述芯體21燒結(jié)的同時(shí)，該芯體21對(duì)于原材基板11結(jié)合時(shí)的結(jié)合強(qiáng)度及牢固性可大幅度地提高。
圖26～圖34表示本發(fā)明的第2實(shí)施例。在此第2實(shí)施例中，使用鉭制的原材基板，制造鉭固體電解電容器30a(圖34)。
按照第2實(shí)施例，首先如圖26那樣，準(zhǔn)備具有與復(fù)數(shù)個(gè)芯基板片12a對(duì)應(yīng)的大小的鉭制原材基板11a，在此原材基板11a上，用熱酸處理、PV濺射或等離子CVD等方法形成氧化膜或氮化膜類(lèi)的絕緣膜15a。
接著，如圖27所示，在此絕緣膜15a中與各芯基板片12a對(duì)應(yīng)的部分，用光刻法等穿設(shè)結(jié)合孔16a。其結(jié)果，在各結(jié)合孔16a內(nèi)，露出上述原材基板11a的底表面結(jié)合面18a。
接著，如圖28所示，在上述各結(jié)合孔16a內(nèi)，與上述第1實(shí)施例一樣，將鉭粉末固著成形為芯體21a，施以脫粘合劑處理后，將原材基板11a放入到真空式加熱爐(圖中未示出)，在真空中加熱到鉭的燒結(jié)溫度。其結(jié)果，各芯體21a的鉭粉末，在燒結(jié)的同時(shí)，熔融在上述結(jié)合面18a上后，與原材基板11a結(jié)合。
接著以上工序，進(jìn)行與上述第1實(shí)施例相同的工序。這些工序包括了在上述各芯體21a上形成五氧化鉭電介質(zhì)膜22a工序(圖29)、形成由二氧化錳構(gòu)成的固體電解質(zhì)層23a的工序(圖30)、形成涂敷用石墨層后(圖中未示出)，將各芯體21a作成電容器元件24a后，形成被復(fù)樹(shù)脂25a的工序(圖31)，在此被復(fù)樹(shù)脂25a上穿設(shè)開(kāi)孔26a工序(圖32)，在各電容器元件24a上面，形成陰極用端子電極膜27a的工序(圖33)、在原材基板11a的下面，形成陽(yáng)極用端子電極膜28a的工序(圖33)、以及用高速旋轉(zhuǎn)切刀29a等切斷原材基板11a及被復(fù)樹(shù)脂25a的工序(圖33)。
通過(guò)以上工序，可以同時(shí)制造如圖34所示的，與上述第1實(shí)施例類(lèi)似結(jié)構(gòu)的多個(gè)鉭固體電解電容30a。但是在第2實(shí)施例中，由于使用鉭制的原材基板11a，所以不必象第1實(shí)施例那樣，在原材基板的上面形成用鉭結(jié)合的金屬層18及其作為襯底的鉭硅化物薄膜，可以將原材基板11a自身表面作為結(jié)合面(18a)加以利用。
再者，上述第2實(shí)施例中，在原材基板11a的結(jié)合面18a上，也可以設(shè)置上述圖23～圖25所示的凹凸結(jié)構(gòu)。
圖35～圖42表示本發(fā)明的第3實(shí)施例。在此第3實(shí)施例中，使用通過(guò)添加BN(氮化硼)或SiC(碳化硅)等導(dǎo)電物質(zhì)，付與導(dǎo)電性的陶瓷制的原材基板來(lái)制造鉭固體電解電容器30b(圖42)。
亦即，按照第3實(shí)施例，首先如圖35所示，準(zhǔn)備具有與復(fù)數(shù)個(gè)芯基板片12b對(duì)應(yīng)的大小的導(dǎo)電性陶瓷制原材基板11b，在此原材基板11b上用濺射法等形成用鉭結(jié)合用的金屬層18b。
接著，如圖36所示，在與上述結(jié)合用金屬層18b中各芯基板片12b對(duì)應(yīng)的部分，將鉭粉末加固成形為芯體21b，施以脫粘合劑處理后，將原材基板11b加入到真空式加熱爐(圖中未表示出)，在真空中加熱到鉭的燒結(jié)溫度。其結(jié)果，各芯體21b的鉭粉末被燒結(jié)的同時(shí)，熔融在上述結(jié)合用金屬層18b上后，并與原材基板11b結(jié)合。
接著上述工序，進(jìn)行與上述第1實(shí)施例相同的操作工序。這些工序包括了在上述芯體21b上形成五氧化鉭電介質(zhì)膜22b工序(圖37)、形成由二氧化錳構(gòu)成的固體電解質(zhì)層23b的工序(圖38)、進(jìn)行涂敷石墨層后(圖中未表示出)，將各芯體21b作成電容器元件24b后被覆樹(shù)脂25b工序(圖39)、在此被覆25b上穿設(shè)開(kāi)孔26b工序(圖40)、在各電容器元件24b的上面，形成陰極用端子電極膜27(b)的工序(圖41)、在原材基板11b的下面，形成陽(yáng)極用端子電極膜28b的工序(同圖41)、以及用高速旋轉(zhuǎn)切刀29b等切斷原材基板11b及被覆樹(shù)脂25b的工序。用此方法，如圖42所示，可以同時(shí)制造多個(gè)鉭固體電解電容器30b。
按照上述第3實(shí)施例，由于使用了導(dǎo)電性陶瓷制的原材基板11b，所以與上述第2實(shí)施例中使用鉭制的原材基板情況相比，具有節(jié)約材料費(fèi)、降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
再者，在第3實(shí)施例中，可以在原材基板11b上形成與上述第1及第2實(shí)施例相同的絕緣層15或15a，也可以在原材基板11b的結(jié)合用金屬層18b上設(shè)置圖23～25所示的凹凸形狀。
圖43～45，表示了本發(fā)明的第4實(shí)施例。在第4實(shí)施例中，使用了硅、鉭或?qū)щ娦蕴沾傻戎辽儆稍诤穸确较蚓哂袑?dǎo)電性的材料構(gòu)成的原材基板11c，制造大容量鉭固體電解電容器30c。
亦即，如圖43所示，在上述原材基板11c上形成絕緣膜15c后，在此絕緣膜15c中對(duì)應(yīng)于各基板片12c的部分穿設(shè)結(jié)合孔16c，進(jìn)而，在上述原材基板11c上的各芯基板片12c的地方穿設(shè)填充用貫通孔32。
接著，如圖44所示，在上述原材基板11c下面，為了堵住上述各填充用貫通孔32，貼上膠帶膜33后，在上述原材基板11c上面，使鉭粉末加固形成芯體21c，該鉭粉末也填充到上述各貫通孔32內(nèi)。在芯體21c加固成形后，除去上述膠帶膜33。
接著上述工序，進(jìn)行與上述各實(shí)施例相同的操作工序。這些工序包括了各芯體21c的燒結(jié)工序、在各芯體21c上形成電介質(zhì)膜22c的工序、形成固體電解質(zhì)層23c的工序、形成涂敷用石墨層后作成電容器元件24c的工序、形成被覆樹(shù)脂25c的工序、形成陰極用端子電極膜27c的工序、形成陽(yáng)極用端子電極膜28c的工序、以及沿著切斷線13c、14c切斷，將原材基板11c分割成各芯基板片12c的工序。用此方法可以同時(shí)制造圖45所示結(jié)構(gòu)的復(fù)數(shù)鉭固體電解電容30c。
按照上述第4實(shí)施例；由于各芯體21c上的鉭粉末也可以填充到芯基板片12c上的填充用貫通孔內(nèi)，所以相應(yīng)地增大了芯體21c的體積，可以實(shí)現(xiàn)鉭固體電解電容30c的大容量化。另外，突入填充用貫通孔32的芯體21c的部分，具有提高芯體21c對(duì)于芯基板片12c結(jié)合強(qiáng)度的附加效果。
在第4實(shí)施例中，也可以將填充用貫通孔32置換成有底孔(或凹部)。但是，通過(guò)作成貫通孔32，可以將在芯基板片12c下面形成的陽(yáng)極用端子電極膜28c，不通過(guò)芯基板片12c，直接且確實(shí)地與上述芯體21c上的鉭粉末電結(jié)合。因此就沒(méi)有必要形成象上述第1及第2實(shí)施例這樣的結(jié)合用金屬層，或設(shè)置象圖23～圖25那樣結(jié)合用金屬層的凹凸。
圖46～50，表示了本發(fā)明的第5實(shí)施例。在第5實(shí)施例中，使用了陶瓷等絕緣材料制的原材基板，可以制造大容量固體電解電容器30d(圖50)。
按照第5實(shí)施例，首先準(zhǔn)備如圖46所示的，有與復(fù)數(shù)的芯基板片12d對(duì)應(yīng)的大小的絕緣陶瓷制的原材基板11d，在此原材基板11d的各芯基板片12d的地方分別穿設(shè)填充用貫通孔32a。
接著，如圖47所示，在上述原材基板11d下面，為了堵住上述各填充用貫通孔32a，貼上膠帶膜33a后，在上述原材基板11d上面，將鉭粉末加固形成芯體21d，該鉭粉末也填充到上述各填充用貫通孔32a內(nèi)。在芯體21d加固成形后，除去上述膠帶膜33a。
接著上述工序，進(jìn)行與上述各實(shí)施例相同的操作工序。這些工序包括了各芯體21d的燒結(jié)工序、在各芯體21d上形成電介質(zhì)膜22d的工序(圖48)、形成固體電解質(zhì)層23d的工序(同圖48)、形成涂敷用石墨層后作成電容器元件24d的工序(同圖48)、形成被覆樹(shù)脂25d的工序(圖49)、形成陰極用端子電極膜27d的工序(同圖49)、形成陽(yáng)極用端子電極膜28d的工序(同圖49)、以及沿著切斷線13d、14d切斷，將原材基板11d分割成各個(gè)芯基板片12d的工序。用此方法可以同時(shí)制造圖50所示的結(jié)構(gòu)的復(fù)數(shù)鉭固體電解電容器30d。
以上的第5實(shí)施例中，由于各芯體21d的鉭粉末也可以填充到芯基板片12d上的填充用貫通孔32a內(nèi)，所以，可將鉭固體電解電容30d作成大容量，此點(diǎn)是與第4實(shí)施例相同，此外，在第5實(shí)施例中，由于芯基板片12d是由陶瓷等絕緣體制成，所以在芯基板片12d上不用另外設(shè)置絕緣層，也可確保電容器元件24d的陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)的電絕緣。因此，比起將芯基板片12d作成導(dǎo)電體時(shí)，具有成本降低、輕量化的優(yōu)點(diǎn)。
圖51～圖56，表示了本發(fā)明的第6實(shí)施例。在第6實(shí)施例中，與上述第5實(shí)施例相同，使用了陶瓷等絕緣材料制的原材基板，可以制造固體電解電容器30e(圖56)。
亦即，按照第6實(shí)施例，首先如圖51所示，準(zhǔn)備具有與復(fù)數(shù)個(gè)芯基板片12e對(duì)應(yīng)的大小的陶瓷制原材基板11e，在該原材基板11e的各芯基板片12e間的地方，分別穿設(shè)導(dǎo)通用貫通孔34。
接著，如圖52所示，在上述原材基板11e的上面、下面及導(dǎo)通用貫通孔34的內(nèi)面，形成鉭等的金屬層35。
接著，如圖53所示，在上述原材基板11e的上面形成絕緣膜15e和在此絕緣膜15e上穿設(shè)結(jié)合孔16e。
接著，如圖54所示，在上述原材基板11e的上面將鉭粉末加固成形為芯體21e。
接著上述工序，進(jìn)行與上述各實(shí)施例相同的操作工序。這些工序包括了各芯體21e的燒結(jié)工序、在各芯體21e上形成電介質(zhì)膜22e的工序(圖55)、形成固體電解質(zhì)層23e的工序(同圖55)、形成涂敷用石墨層后作成電容器元件24e的工序(同圖55)、形成被覆樹(shù)脂25e的工序(同圖55)、形成陰極用端子電極膜27e的工序(同圖55)、形成陽(yáng)極用端子電極膜28e的工序(同圖55)、以及沿著切斷線13e、14e切斷，將原材基板11e分割成各個(gè)芯基板片12e的工序。用此方法，可以同時(shí)制造圖56所示結(jié)構(gòu)的復(fù)數(shù)個(gè)鉭固體電解電容器30e。
按照以上第6實(shí)施例，是用廉價(jià)的絕緣體作成芯基板片12e，使其下面的陽(yáng)極用端子電極膜28e和芯體21e的鉭粒子，通過(guò)在芯基板片12e上形成的金屬膜35可以確實(shí)地導(dǎo)電地接合。
權(quán)利要求
1.固體電解電容器，它具有芯基板片、裝在此芯基板片上的金屬粉末燒結(jié)芯體、通過(guò)此芯體的金屬粉末和電介質(zhì)膜，以電絕緣狀態(tài)在該芯體上形成的固體電解質(zhì)層、使此固體電解質(zhì)層的一部分露出地，覆蓋上述芯體的被復(fù)樹(shù)脂、在上述固體電解質(zhì)層的露出部分上形成導(dǎo)電的陰極側(cè)端子電極膜和為了使上述芯體的金屬粉末可導(dǎo)電而形成在上述芯基板片上的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜。
2.按權(quán)利要求1的固體電解電容器，其中在芯基板片的下面形成上述陽(yáng)極側(cè)端子電極膜，在芯體的上面形成上述陰極側(cè)端子電極膜，上述被復(fù)樹(shù)脂覆蓋上述芯體的全側(cè)面。
3.按權(quán)利要求1的固體電解電容器，其中上述芯基板片具有從其上面延伸的填充孔，上述芯體的金屬粉末填充到上述填充孔內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1的固體電解電容器，其中上述芯基板片是至少在厚度方向具有導(dǎo)電性的材料，在此芯基板片上電結(jié)合著芯體金屬粉末。
5.按權(quán)利要求1的固體電解電容器，其中上述芯基板片是由電絕緣材料形成的，上述芯基板片還具有可使上述芯體的金屬粉末和陽(yáng)極側(cè)端子電極膜電氣導(dǎo)通的金屬層。
6.按權(quán)利要求3的固體電解電容器，其中上述芯基板片的填充孔是貫通孔的形式，上述芯基板片上的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜結(jié)合在上述貫通孔內(nèi)的金屬粉末部分上。
7.按權(quán)利要求4的固體電解電容器，其中在上述芯基板片上面，形成包圍上述芯體周?chē)挠糜陔姎饨^緣該芯基板片和固體電解質(zhì)層的絕緣層。
8.按權(quán)利要求4的固體電解電容器，其中上述芯基板片是硅制的。
9.按權(quán)利要求4的固體電解電容器，其中上述芯基板片是由與上述芯體上的金屬粉末相同的材料構(gòu)成的。
10.按權(quán)利要求4的固體電解電容器，其中上述芯基板片是由含有導(dǎo)電物質(zhì)的導(dǎo)電性陶瓷制的。
11.固體電解電容的制造方法，其中包括準(zhǔn)備具有對(duì)應(yīng)多個(gè)芯基板片大小的原材基板工序、在此原材基板上面的每一個(gè)芯基板片的地方將金屬粉末固著形成多孔質(zhì)芯體的工序、加熱此芯體的燒結(jié)工序、在上述各芯體的金屬粉末上形成電介質(zhì)膜的工序、在此介電質(zhì)膜的表面形成固體電解質(zhì)層的工序、在上述各芯體的至少一個(gè)側(cè)面涂敷被復(fù)樹(shù)脂的工序、在上述各芯體的固體電解質(zhì)層上形成陰極側(cè)端子電極膜的同時(shí)，在原材基板的下面中的至少各芯基板片的地方形成陽(yáng)極側(cè)端子電極膜的工序和在各芯體間將上述原材基板切斷成各芯基板片的工序。
12.按權(quán)利要求11的固體電解電容器的制造方法，其中在上述原材基板上，每個(gè)芯基板片的地方，具有填充用的貫通孔，在形成上述芯片的工序中，將金屬粉末填充到上述貫通孔內(nèi)。
13.按權(quán)利要求11的固體電解電容器的制造方法，其中上述原材基板是由至少在厚度方向具有導(dǎo)電性材料構(gòu)成的，在加固形成上述芯體工序之前，進(jìn)而還包括形成絕緣層以使該絕緣層環(huán)繞在上述原材基板上的應(yīng)加固形成的上述芯體部分的周?chē)墓ば颉?br> 14.按權(quán)利要求11的固體電解電容器的制造方法，其中在加固形成上述芯體工序之前，包括在上述原材基板的上面中至少在各個(gè)芯基板片的地方，用與上述芯體的金屬粉末相同金屬形成結(jié)合用金屬層的工序。
15.按權(quán)利要求14的固體電解電容器的制造方法，其中上述原材基板是硅材料制的，在形成上述結(jié)合用金屬層的工序之前，還包括在上述原材基板的上面中至少在每個(gè)芯基板片的地方，形成與上述結(jié)合用金屬層相同的金屬的硅化物的膜的工序。
16.按權(quán)利要求14的固體電解電容器的制造方法，其中形成上述結(jié)合用金屬層工序中，此結(jié)合用金屬層形成凹凸的形狀。
17.按權(quán)利要求11的固體電解電容器的制造方法，其中上述基板是用與芯體的金屬粉末相同的金屬材料構(gòu)成的，將上述原材基板本體的上面作為與上述各芯體的結(jié)合表面使用。
18.按權(quán)利要求11的固體電解電容器的制造方法，其中上述基板是用絕緣材料制的，而且各芯基板片間部分地具有導(dǎo)通用貫通孔，在加固形成上述芯體工序之前，進(jìn)而包括在上述原材基板上面、下面及導(dǎo)通用貫通孔的內(nèi)面形成導(dǎo)電膜的工序。
全文摘要
本發(fā)明的固體電解電容器是由以下部分構(gòu)成的，即包括芯基板片(12)、裝在此芯基板片(12)上的金屬粉末燒結(jié)芯體(21)、通過(guò)此芯體的金屬粉末和電介質(zhì)膜，以電絕緣狀態(tài)在該芯體(21)上形成的固體電解質(zhì)層(23)、使此固體電解質(zhì)層的一部分露出地，覆蓋上述芯體(21)的被復(fù)樹(shù)脂(25)、在上述固體電解質(zhì)層(23)的露出部分上形成的導(dǎo)電的陰極側(cè)端子電極膜(27)、為了使上述芯體(21)的金屬粉末可導(dǎo)電而形成在上述芯基片(12)上的陽(yáng)極側(cè)端子電極膜(28)。本發(fā)明也提供了具有上述構(gòu)成的固體電解電容器的制造方法。
文檔編號(hào)H01G9/00GK1145686SQ96190020
公開(kāi)日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1996年2月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月3日
發(fā)明者栗山長(zhǎng)治郎 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司