電解電容器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有電介質(zhì)層的電解電容器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電子機(jī)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(lián)電阻(ESR)小、頻率特性優(yōu)異的固體電解電容器的開 發(fā)正在進(jìn)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(zhì)層、和形成于電介質(zhì)層的表面的固體電解質(zhì)層。
[0003] 此外，還提出了在電介質(zhì)層的表面作為固體電解質(zhì)層形成導(dǎo)電性高分子層的方案 (例如專利文獻(xiàn)1、2)。作為形成導(dǎo)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(zhì)層上、并在原地使之化學(xué)聚合的方法;將導(dǎo)電性高分子的溶液或 分散體施加到電介質(zhì)層上的方法。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-68152號公報(bào) [0007] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-281410號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的問題
[0009] 然而，在電解電容器的電介質(zhì)層的表面形成導(dǎo)電性高分子層的方法中，無法利用 導(dǎo)電性高分子層將電介質(zhì)層充分地覆蓋，很難使靜電容量足夠大。
[0010] 本發(fā)明的目的在于，對于具有電介質(zhì)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(fā)明的一個(gè)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(zhì)層、和覆蓋所述電介質(zhì)層的至少一部分的有機(jī)半導(dǎo)體層，所述有機(jī)半導(dǎo)體層含有數(shù)均 分子量為100~10000且具有電子云的有機(jī)半導(dǎo)體化合物，所述有機(jī)半導(dǎo)體化合物借助所 述電子云進(jìn)行所述有機(jī)半導(dǎo)體化合物的分子間的載流子迀移。
[0013] 本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種電解電容器的制造方法，其具備:準(zhǔn)備具有電介質(zhì) 層的陽極的工序;和通過對所述電介質(zhì)層的表面施加溶解有數(shù)均分子量100~10000且具有 η電子云的有機(jī)半導(dǎo)體化合物的溶液而形成覆蓋所述電介質(zhì)層的表面的至少一部分的有機(jī) 半導(dǎo)體層的工序。
[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種電解電容器的制造方法，其具備:準(zhǔn)備具有電介質(zhì) 層的陽極的工序;對所述電介質(zhì)層的表面施加溶解有數(shù)均分子量100~10000且具有電子 云的有機(jī)半導(dǎo)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(jī)半導(dǎo)體化合物、 形成覆蓋所述電介質(zhì)層的表面的至少一部分的有機(jī)半導(dǎo)體層的工序。
[0015] 發(fā)明效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，可以增大具有電介質(zhì)層的電解電容器的靜電容量。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電解電容器的示意剖面圖。
[0018] 圖2是圖1的由實(shí)線α包圍的區(qū)域的放大圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
[0020] 圖4是本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
[0021] 圖5是本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施方式的電解電容器的要部的示意剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明的電解電容器具備陽極、形成于所述陽極上的電介質(zhì)層、和覆蓋所述電介 質(zhì)層的至少一部分的有機(jī)半導(dǎo)體層。所述有機(jī)半導(dǎo)體層含有數(shù)均分子量為100~10000且具 有電子云的有機(jī)半導(dǎo)體化合物（以下稱作低分子系有機(jī)半導(dǎo)體化合物）。在低分子系有機(jī) 半導(dǎo)體化合物的分子之間，借助所述電子云，進(jìn)行載流子的迀移。低分子系有機(jī)半導(dǎo)體化 合物可以進(jìn)入到電介質(zhì)層的孔或蝕坑的內(nèi)壁面。因此，與導(dǎo)電性高分子相比，容易覆蓋電介 質(zhì)層的細(xì)部，可以提高電解電容器的靜電容量。
[0023] 也可以將有機(jī)半導(dǎo)體層的至少一部分利用導(dǎo)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(jī)半導(dǎo)體層和導(dǎo)電性高分子層包圍的空隙。
[0024] 另外，電介質(zhì)層也可以具有沒有由導(dǎo)電性高分子層覆蓋并且由有機(jī)半導(dǎo)體層覆蓋 的部分、和沒有由有機(jī)半導(dǎo)體層覆蓋并且由導(dǎo)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(jī)半導(dǎo)體化合物優(yōu)選為包含選自稠環(huán)及雜環(huán)中的至少1種的化合物。 由此，有機(jī)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性就會(huì)提高。
[0026] 有機(jī)半導(dǎo)體層優(yōu)選含有摻雜劑。由此，有機(jī)半導(dǎo)體層的導(dǎo)電性就會(huì)提高。摻雜劑可 以設(shè)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(jī)半導(dǎo)體化合物優(yōu)選可溶于具有100°C以下的沸點(diǎn)的溶劑中。由此，就 容易減少殘留于電解電容器內(nèi)的溶劑的量。
[0028]《實(shí)施方式1》
[0029] 在參照圖1及圖2的同時(shí)，對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電解電容器進(jìn)行說明。圖1是 本實(shí)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(shè)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(zhì)層3;覆蓋電介質(zhì)層3的至少 一部分的有機(jī)半導(dǎo)體層4;和覆蓋有機(jī)半導(dǎo)體層4的表面的陰極層5。此外，也可以具有覆蓋 電介質(zhì)層3、或有機(jī)半導(dǎo)體層4的至少一部分的導(dǎo)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(cè)的電介質(zhì) 層3、有機(jī)半導(dǎo)體層4及導(dǎo)電性高分子層6,省略了陽極1的內(nèi)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(dǎo)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(cè)面拉出，以露出 狀態(tài)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(yīng)當(dāng)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(shí)，對本實(shí)施方式中使用的電容器元件進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035] 〈陽極〉
[0036] 本實(shí)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(dǎo)電 性的金屬線(wire)構(gòu)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(tài)下將金屬粒子成形為長方體、并使成形體燒結(jié) 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(jié)合體(燒結(jié)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(gòu)成陽極1及陽極引線2的導(dǎo)電性材料，可以使用同種或不同種類的材料。作 為導(dǎo)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(shù)高，因此適于用作陽極1的構(gòu)成材料。而且，導(dǎo)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(shí)施方式中，閥作用金屬的合金優(yōu)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(dǎo)電性材料構(gòu)成。
[0039] 〈電介質(zhì)層〉
[0040] 電介質(zhì)層3可以通過將構(gòu)成陽極1的導(dǎo)電性材料的表面氧化而作為氧化被膜形成。 因此，電介質(zhì)層3被沿著構(gòu)成陽極1的多孔體或箱的表面(包括孔或蝕坑的內(nèi)壁面)均勻地形 成。電介質(zhì)層3的厚度例如為10nm~200nm〇
[0041]〈有機(jī)半導(dǎo)體層〉
[0042] 有機(jī)半導(dǎo)體層4被以覆蓋電介質(zhì)層3的表面的方式形成。具體而言，有機(jī)半導(dǎo)體層4 沿著包括來自于構(gòu)成陽極1的多孔體或箱的凹部(孔或蝕坑的內(nèi)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(zhì)層上使原料單體化學(xué)聚合而形成導(dǎo)電 性高分子層。該情況下，認(rèn)為原料單體會(huì)比進(jìn)入孔或蝕坑的內(nèi)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(nèi)壁面的電介質(zhì)層的表面用導(dǎo)電性高分 子層覆蓋，無法獲得大的靜電容量。另外，因未反應(yīng)物的原料單體殘留于電介質(zhì)層上，會(huì)使 電解電容器的等效串聯(lián)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(dǎo)電性高分子層的其他方法，可以舉出將導(dǎo)電性高分子的溶液涂布于電 介質(zhì)層上的方法。然而，導(dǎo)電性高分子的分子大，此外多具有剛性的分子骨架。另外，導(dǎo)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(dǎo)電性高分子無 法充分地進(jìn)入孔或蝕坑內(nèi)。
[0045] 另外，也可以將含有導(dǎo)電性高分子的粒子的分散液涂布于電介質(zhì)層上而形成導(dǎo)電 性高分子層。然而，由于導(dǎo)電性高分子的粒子大，因此無法充分地進(jìn)入孔或蝕坑內(nèi)。
[0046] 如此所述，無論利用哪種方法，都無法將導(dǎo)電性高分子層均勻地形成至包括孔或 蝕坑的內(nèi)壁面的電介質(zhì)層的細(xì)部，很難獲得足夠大的靜電容量。
[0047] 有機(jī)半導(dǎo)體層4含有數(shù)均分子量為100~10000的低分子系有機(jī)半導(dǎo)體化合物。如 果低分子系有機(jī)半導(dǎo)體化合物的數(shù)均分子量小于1〇〇,則難以形成可以借助低分子系有機(jī) 半導(dǎo)體化合物自身所具有的η電子云進(jìn)行低分子系有機(jī)半導(dǎo)體化合物的分子間的載流子迀 移的分子結(jié)構(gòu)