專利名稱：電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用于電腦等各種電子機(jī)器的電容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
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(dǎo)線1與燒結(jié)鉭粉末的成形體而形成的燒結(jié)體2被接合，且于燒結(jié)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(dǎo)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(dǎo)線1的周圍制作將鉭粉末加壓成形并燒成的燒結(jié)體2。然后，將燒結(jié)體2在磷酸水溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，于表面制造五氧化二鉭的電介質(zhì)膜(未圖示)。接著，將二氧化錳等的固體電解質(zhì)(未圖示)充填于燒結(jié)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(dǎo)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(jié)體2的制造方法，公開在如特開昭63-262833號(hào)公報(bào)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(jìn)行加熱使樟腦蒸發(fā)的方法。由于其開氣孔率最大也不過為75％左右，且電介質(zhì)膜的表面積小，因此難以大容量化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(shí)心構(gòu)造的泡沫金屬構(gòu)成的燒結(jié)金屬，以及設(shè)于所述燒結(jié)金屬的氧化膜的表面的導(dǎo)電性物質(zhì)。所述電容器的制造方法包含有將導(dǎo)電性物質(zhì)設(shè)置于在表面具有氧化膜的所述燒結(jié)金屬的氧化膜的表面的步驟，以及將所述燒結(jié)金屬加工成想要的形狀的步驟。
圖式簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1、2中的多孔體的圖像截面圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例方式
(實(shí)施例1)圖1是本發(fā)明的實(shí)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(shí)心構(gòu)造的鉭構(gòu)成的燒結(jié)金屬11的表面上，具有五氧化二鉭的氧化膜12。而且，將導(dǎo)電性物質(zhì)13充填于該開氣孔中，并以導(dǎo)電性物質(zhì)13被覆氧化膜12的表面。另外，雖未加以圖示，但導(dǎo)電性物質(zhì)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(dǎo)線21與燒結(jié)鉭粉末的成形體而形成的燒結(jié)體22被接合，且于燒結(jié)體22的表面形成有石墨層23，于其外側(cè)還形成有銀層24。然后將電極25A、25B分別連接于鉭導(dǎo)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(shù)5～8的烴類有機(jī)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(shè)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(chǎn)生龜裂的現(xiàn)象同時(shí)使發(fā)泡劑揮發(fā)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?jié){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(jìn)行燒結(jié)。脫脂、燒結(jié)最好是在比鉭的平衡氧分壓還低的氧分壓下進(jìn)行。
燒結(jié)后的薄板是，開氣孔率為75.5％、比表面積為10,000m2/m3，且具有實(shí)心構(gòu)造的燒結(jié)金屬11。對(duì)該燒結(jié)金屬11的表面進(jìn)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(xué)地陽(yáng)極氧化該燒結(jié)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(jié)金屬11的氣孔內(nèi)(氧化膜12的表面)充填作為固體電解質(zhì)13的二氧化錳。以下把這個(gè)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(dǎo)線21上，而加工成所期望的形狀。并且加工成，鉭導(dǎo)線21與構(gòu)成多孔體22的燒結(jié)金屬11電連接。該加工是例如通過機(jī)械式或大電流，破壞接觸部的氧化膜12而溶敷燒結(jié)金屬11與導(dǎo)線21來進(jìn)行。此時(shí)，若有如連接部周邊的氧化膜12損傷的情況，最好用電化學(xué)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(jìn)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(jìn)行干燥，而形成銀層24。然后，把電極25A、25B連接于鉭導(dǎo)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(jié)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(dǎo)電性物質(zhì)13充填于燒結(jié)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(dǎo)電性物質(zhì)13向氣孔填充。并且在加工成所期望的形狀時(shí)，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(shí)施例2)實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處在于，燒結(jié)金屬11的開氣孔率及導(dǎo)電性物質(zhì)13不同。即，在實(shí)施例2中，通過控制漿料的組成或發(fā)泡條件等，使開氣孔率為97％。另外，作為導(dǎo)電性物質(zhì)13，充填作為導(dǎo)電性高分子的聚吡咯。聚吡咯的充填是按以下進(jìn)行。將于表面上形成有氧化膜12的燒結(jié)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(jìn)行干燥，接著浸漬于吡咯溶液，再撈起進(jìn)行干燥。通過這樣地進(jìn)行化學(xué)氧化聚合反應(yīng)，向燒結(jié)金屬11的氣孔中作為導(dǎo)電性物質(zhì)13充填是導(dǎo)電性高分子的聚吡咯。另外，通過在真空中或加壓環(huán)境中將燒結(jié)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(jié)金屬11的內(nèi)部，并可提高導(dǎo)電性物質(zhì)13的充填性。
以下，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，得到圖2所示的電容器。
本實(shí)施例2中，也與實(shí)施例1同樣地可得到大容量的電容器。另外，本實(shí)施例2中，通過將設(shè)有氧化膜12的燒結(jié)金屬11浸漬于導(dǎo)電性高分子溶液中，可將導(dǎo)電性物質(zhì)13充填于氣孔中。由此，與實(shí)施例1比較，可更容易地以導(dǎo)電性物質(zhì)13被覆氧化膜12的表面，并可更確實(shí)地得到大容量的電容器。
另外，由于與二氧化錳相比較，導(dǎo)電性物質(zhì)13的電導(dǎo)率較高，因此與實(shí)施的形態(tài)1比較，可得到更低阻抗、且高頻響應(yīng)性高的電容器。
另外，在實(shí)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(jié)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(dāng)開氣孔率太大而超過97％時(shí)，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(diǎn)來看，將多孔體22纏繞在鉭導(dǎo)線21上時(shí)，最好一邊進(jìn)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(gòu)成，但無論是按何種方式進(jìn)行，構(gòu)成后的開氣孔率最好在75～97％。
另外，燒結(jié)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(jié)金屬11是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并且是一體燒結(jié)體的實(shí)心構(gòu)造，所以強(qiáng)度非常優(yōu)異，成為對(duì)于沖擊具有很高強(qiáng)度的電容器。
設(shè)在多孔體22的氣孔中的二氧化錳等固體電解質(zhì)、聚吡咯、聚乙烯二氧噻吩等的導(dǎo)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(yōu)異特性的大容量的電容器。
更進(jìn)一步，通過把燒結(jié)金屬11進(jìn)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(fā)明中的電容器，并不限于在所述各實(shí)施例中所示的構(gòu)造，只要是把燒結(jié)金屬11作為陽(yáng)極，把設(shè)置在該表面上的氧化膜12作為電介質(zhì)層、并把在氧化膜12的表面上通過導(dǎo)電性物質(zhì)13設(shè)置的金屬作為陰極的構(gòu)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(dǎo)線21，并向其兩面邊壓縮薄板狀的燒結(jié)金屬11邊貼合，也同樣地可得到大容量的電容器。
根據(jù)本發(fā)明，通過將開氣孔率為75～80％的燒結(jié)金屬作為陽(yáng)極在其表面上形成氧化膜，能夠提供大容量的電容器。
權(quán)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(shí)心構(gòu)造的泡沫金屬構(gòu)成的燒結(jié)金屬和設(shè)在所述燒結(jié)金屬的氧化膜的表面上的導(dǎo)電性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其中，所述燒結(jié)金屬的比表面積在10,000m2/m3以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其中，所述燒結(jié)金屬包含鋁、鉭、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍、銻中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其中，該導(dǎo)電性物質(zhì)是固體電解質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其中，該導(dǎo)電性物質(zhì)是導(dǎo)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(shí)心構(gòu)造的泡沫金屬構(gòu)成的燒結(jié)金屬的表面的所述氧化膜的表面上，設(shè)置導(dǎo)電性物質(zhì)的步驟；及B)將所述燒結(jié)金屬加工成所期望的形狀的步驟。
7.根據(jù)權(quán)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(jié)金屬的表面的步驟。
8.根據(jù)權(quán)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(jié)金屬。
全文摘要
一種固體電解電容器，對(duì)由鉭等構(gòu)成且開氣孔率超過75％的燒結(jié)金屬(11)進(jìn)行表面氧化而設(shè)置五氧化二鉭等的氧化膜(12)，并將導(dǎo)電性物質(zhì)(13)充填于氣孔中，然后將其纏繞于導(dǎo)線上加工成所期望的形狀，并于該多孔體的表面設(shè)置銀層，然后將燒結(jié)金屬(11)當(dāng)作陽(yáng)極，將銀層當(dāng)作陰極。由于該電容器燒結(jié)金屬的比表面積大，所以成為大容量。
文檔編號(hào)H01G9/052GK1488155SQ02803022
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月8日
發(fā)明者長(zhǎng)井淳夫, 倉(cāng)光秀紀(jì), 井垣惠美子, 小島浩一, 一, 紀(jì), 美子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社