電解電容器及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有電介質層的電解電容器及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著電子機器的小型化及輕量化，正在尋求小型并且大容量的高頻率用 電容器。作為此種電容器，對等效串聯電阻(ESR)小、頻率特性優異的固體電解電容器的開 發正在進行之中。固體電解電容器具備利用鉭、鈮、鈦、鋁等閥作用金屬形成的陽極、形成于 陽極的表面的電介質層、和形成于電介質層的表面的固體電解質層。
[0003] 此外，還提出了在電介質層的表面作為固體電解質層形成導電性高分子層的方案 (例如專利文獻1、2)。作為形成導電性高分子層的方法，可以舉出將含有單體、摻雜劑及氧 化劑的溶液施加到電介質層上、并在原地使之化學聚合的方法;將導電性高分子的溶液或 分散體施加到電介質層上的方法。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2000-68152號公報 [0007] 專利文獻2:日本特開2005-281410號公報
【發明內容】
[0008] 發明所要解決的問題
[0009] 然而，在電解電容器的電介質層的表面形成導電性高分子層的方法中，無法利用 導電性高分子層將電介質層充分地覆蓋，很難使靜電容量足夠大。
[0010] 本發明的目的在于，對于具有電介質層的電解電容器，增大其靜電容量。
[0011] 用于解決問題的方法
[0012] 即，本發明的一個方面涉及一種電解電容器，其具備陽極、形成于所述陽極上的電 介質層、和覆蓋所述電介質層的至少一部分的有機半導體層，所述有機半導體層含有數均 分子量為100~10000且具有電子云的有機半導體化合物，所述有機半導體化合物借助所 述電子云進行所述有機半導體化合物的分子間的載流子迀移。
[0013] 本發明的另一個方面涉及一種電解電容器的制造方法，其具備:準備具有電介質 層的陽極的工序;和通過對所述電介質層的表面施加溶解有數均分子量100~10000且具有 η電子云的有機半導體化合物的溶液而形成覆蓋所述電介質層的表面的至少一部分的有機 半導體層的工序。
[0014] 本發明的另一個方面涉及一種電解電容器的制造方法，其具備:準備具有電介質 層的陽極的工序;對所述電介質層的表面施加溶解有數均分子量100~10000且具有電子 云的有機半導體化合物的前體的溶液的工序;和由所述前體生成所述有機半導體化合物、 形成覆蓋所述電介質層的表面的至少一部分的有機半導體層的工序。
[0015] 發明效果
[0016] 根據本發明，可以增大具有電介質層的電解電容器的靜電容量。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明的一個實施方式的電解電容器的示意剖面圖。
[0018] 圖2是圖1的由實線α包圍的區域的放大圖。
[0019] 圖3是本發明的另一個實施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
[0020] 圖4是本發明的又另一個實施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
[0021] 圖5是本發明的又另一個實施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發明的電解電容器具備陽極、形成于所述陽極上的電介質層、和覆蓋所述電介 質層的至少一部分的有機半導體層。所述有機半導體層含有數均分子量為100~10000且具 有電子云的有機半導體化合物（以下稱作低分子系有機半導體化合物）。在低分子系有機 半導體化合物的分子之間，借助所述電子云，進行載流子的迀移。低分子系有機半導體化 合物可以進入到電介質層的孔或蝕坑的內壁面。因此，與導電性高分子相比，容易覆蓋電介 質層的細部，可以提高電解電容器的靜電容量。
[0023] 也可以將有機半導體層的至少一部分利用導電性高分子層覆蓋。由此，可以降低 電解電容器的ESR。該情況下，也可以具有由有機半導體層和導電性高分子層包圍的空隙。
[0024] 另外，電介質層也可以具有沒有由導電性高分子層覆蓋并且由有機半導體層覆蓋 的部分、和沒有由有機半導體層覆蓋并且由導電性高分子層覆蓋的部分。由此，在電解電容 器中，可以獲得更大的靜電容量。
[0025] 低分子系有機半導體化合物優選為包含選自稠環及雜環中的至少1種的化合物。 由此，有機半導體層的結晶性就會提高。
[0026] 有機半導體層優選含有摻雜劑。由此，有機半導體層的導電性就會提高。摻雜劑可 以設為選自供電性分子及受電性分子中的至少1種。
[0027] 低分子系有機半導體化合物優選可溶于具有100°C以下的沸點的溶劑中。由此，就 容易減少殘留于電解電容器內的溶劑的量。
[0028]《實施方式1》
[0029] 在參照圖1及圖2的同時，對本發明的一個實施方式的電解電容器進行說明。圖1是 本實施方式的電解電容器20的示意剖面圖。
[0030] 〈電解電容器〉
[0031] 電解電容器20具備具有近似長方體的外形的電容器元件10、密封電容器元件10的 樹脂外包裝體11、和分別向樹脂外包裝體11的外部露出的陽極端子7及陰極端子9。電解電 容器20與電容器元件10相同，具有近似長方體的外形。
[0032]電容器元件10具有:近似長方體的陽極1;第一端部2a被埋入設置于陽極1中、第二 端部2b被從陽極1拉出的陽極引線2;覆蓋陽極1的表面的電介質層3;覆蓋電介質層3的至少 一部分的有機半導體層4;和覆蓋有機半導體層4的表面的陰極層5。此外，也可以具有覆蓋 電介質層3、或有機半導體層4的至少一部分的導電性高分子層6。而且，圖1及圖2表示出作 為陽極1使用了多孔體的情況。另外，圖1示意性地表示出形成于陽極1的外周部側的電介質 層3、有機半導體層4及導電性高分子層6,省略了陽極1的內部的詳情。
[0033] 陽極引線2的第二端部2b被利用焊接等與由樹脂外包裝體11密封的陽極端子7的 第一端部7a電連接。另一方面，陰極層5被借助導電性膠粘材料8(例如熱固性樹脂與金屬粒 子的混合物)與由樹脂外包裝體11密封的陰極端子9的第一端部9a電連接。陽極端子7的第 二端部7b與陰極端子9的第二端部9b被分別從樹脂外包裝體11的不同的側面拉出，以露出 狀態延伸至一方的主要平坦面（圖1中為下面）。該平坦面中的各端子的露出部位被用于與 應當搭載固體電解電容器20的基板(未圖示)的焊接等中。
[0034] 在參照圖2的同時，對本實施方式中使用的電容器元件進行詳細說明。
[0035] 〈陽極〉
[0036] 本實施方式中，陽極1為閥作用金屬的粒子的多孔體。陽極引線2例如由具有導電 性的金屬線(wire)構成。陽極1例如是通過將陽極引線2的第一端部2a填埋到閥作用金屬或 含有閥作用金屬的合金的粒子中、在該狀態下將金屬粒子成形為長方體、并使成形體燒結 而制作。即，陽極1是閥作用金屬或含有閥作用金屬的合金的粒子的結合體(燒結體）。由此， 就可以從陽極1的外周面以使陽極引線2的第二端部2b植入的方式將其拉出。
[0037] 另外，陽極1也可以利用閥作用金屬或含有閥作用金屬的合金的箱形成。為了增大 箱的表面積，對其利用蝕刻處理等加以粗面化。
[0038] 作為構成陽極1及陽極引線2的導電性材料，可以使用同種或不同種類的材料。作 為導電性材料，可以使用屬于閥作用金屬的鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁(A1)、鈮(Nb)等。這些金屬的 氧化物的介電常數高，因此適于用作陽極1的構成材料。而且，導電性材料也可以是包含2種 以上的金屬的合金。例如，可以使用含有閥作用金屬、和硅、釩、硼等的合金。另外，也可以使 用含有閥作用金屬和氮等典型元素的化合物。而且，本實施方式中，閥作用金屬的合金優選 以閥作用金屬作為主成分，含有50原子％以上的閥作用金屬。另外，陽極1及陽極引線2也可 以由彼此不同的導電性材料構成。
[0039] 〈電介質層〉
[0040] 電介質層3可以通過將構成陽極1的導電性材料的表面氧化而作為氧化被膜形成。 因此，電介質層3被沿著構成陽極1的多孔體或箱的表面(包括孔或蝕坑的內壁面)均勻地形 成。電介質層3的厚度例如為10nm~200nm〇
[0041]〈有機半導體層〉
[0042] 有機半導體層4被以覆蓋電介質層3的表面的方式形成。具體而言，有機半導體層4 沿著包括來自于構成陽極1的多孔體或箱的凹部(孔或蝕坑的內壁面)的表面而形成。
[0043] 在以往的電解電容器中，例如通過在電介質層上使原料單體化學聚合而形成導電 性高分子層。該情況下，認為原料單體會比進入孔或蝕坑的內壁面聚合更快地將其堵塞地 聚合而形成覆膜。因此，無法將形成于孔或蝕坑的內壁面的電介質層的表面用導電性高分 子層覆蓋，無法獲得大的靜電容量。另外，因未反應物的原料單體殘留于電介質層上，會使 電解電容器的等效串聯電阻(ESR)升高等，電解電容器的可靠性有可能降低。
[0044] 作為形成導電性高分子層的其他方法，可以舉出將導電性高分子的溶液涂布于電 介質層上的方法。然而，導電性高分子的分子大，此外多具有剛性的分子骨架。另外，導電性 高分子由于在溶液中分子鏈纏繞地溶解，因此溶液的粘度容易變高。因此，導電性高分子無 法充分地進入孔或蝕坑內。
[0045] 另外，也可以將含有導電性高分子的粒子的分散液涂布于電介質層上而形成導電 性高分子層。然而，由于導電性高分子的粒子大，因此無法充分地進入孔或蝕坑內。
[0046] 如此所述，無論利用哪種方法，都無法將導電性高分子層均勻地形成至包括孔或 蝕坑的內壁面的電介質層的細部，很難獲得足夠大的靜電容量。
[0047] 有機半導體層4含有數均分子量為100~10000的低分子系有機半導體化合物。如 果低分子系有機半導體化合物的數均分子量小于1〇〇,則難以形成可以借助低分子系有機 半導體化合物自身所具有的η電子云進行低分子系有機半導體化合物的分子間的載流子迀 移的分子結構