CN101107686A - 片式固体电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种片式固体电解电容器，其具有，由将多层具有阳极部和阴极部的电容元件以阳极部在相反方向交替配置的方式进行积层而得到的电容元件积层体。阳极引线端子分别接合到位于此电容元件积层体的两端的电容元件的阳极部下面。且，阴极引线端子接合到位于电容元件积层体的中央的电容元件的阴极部下面。而且，在阳极引线端子和阴极引线端子的至少下面的一部分露出的状态下，绝缘外装树脂包覆电容元件积层体。
Description
技术领域
本发明涉及各种电子设备中使用的电容器中的、用导电性高分子作为固体电解质的、可以表面安装的片式固体电解电容器。
背景技术
伴随着电子设备的高频化，作为电子器件的一种的电容器，也要求是在比以往更高的频带内具有良好的阻抗特性的电容器。与之相应，正在研究使用电导率高的导电性高分子作为固体电解质的固体电解电容器。
近来，个人计算机的CPU周围等使用的固体电解电容器，强烈要求小型化、大容量化。进而对应于高频化，不仅强烈要求降低等效串联电阻(低ESR化)，而且也要求优异的去干扰性和过渡响应性，降低等效串联电感(低ESL化)。正在进行各种研究以满足此要求。
图9是表示现有的片式固体电解电容器的结构的立体图，图10是表示图9所示片式固体电解电容器的内部结构的立体分解图。电容元件20以导电性高分子作为固体电解质，构成固体电解电容器的主要部分。电容元件20具有阳极部21、阴极部22以及绝缘部23。具有这样构成的两个电容元件20相互在相反方向重叠配置。
阳极引线端子24的一端与阳极部21连接，阴极引线端子25的一端与阴极部22连接。外装树脂26对它们进行模制。这样，形成了固体电解电容器。在固体电解电容器的侧面和底面上，阳极引线端子24和阴极引线端子25分别相对地露出，构成4端子结构的固体电解电容器。
具有这样结构的现有的片式固体电解电容器，可以实现良好的高频特性和干扰吸收能力、低ESL化。这样的片式固体电解电容器，例如，在日本特开平6-120088号公报中得以公开。
然而，现有片式固体电解电容器中，ESL的降低被限制在500pH左右。换言之，还不能完全满足现在市场要求的200pH以下这样的水平，需要进一步降低ESL。
发明内容
本发明的片式固体电解电容器具有，由将具有阳极部和阴极部的多个电容元件以阳极部在相反方向上交替配置的方式进行积层而得到的电容元件积层体。阳极引线端子分别接合到位于此电容元件积层体的两端的电容元件的阳极部下面。且，阴极引线端子接合到位于电容元件积层体的中央的电容元件的阴极部下面。而且，在阳极引线端子和阴极引线端子的至少下面的一部分露出的状态下，绝缘性外装树脂包覆电容元件积层体。此片式固体电解电容器为在下面两端分别配置阳极端子、在其间配置阴极端子的三端子结构。利用此结构，由于各端子间流过的电流产生的磁通相互抵消，所以ESL被大幅降低。而且，利用使各端子间距离尽可能接近的结构，能进一步降低ESL。
附图说明
图1A是表示本发明第一实施方式中的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图。
图1B是图1A所示的片式固体电解电容器的下面透视的立体图。
图2A是图1A所示的片式固体电解电容器中使用的电容元件积层体的侧面图。
图2B是图2A所示的电容元件积层体的主要部分立体图。
图3A是表示图1A所示的片式固体电解电容器中使用的电容元件的立体图。
图3B是图3A所示的电容元件的剖面图。
图3C是图3B的主要部分放大图。
图4是表示图1A所示的片式固体电解电容器中使用的各引线端子的立体图。
图5是图1A所示的片式固体电解电容器的仰视立体图。
图6A是表示本发明第二实施方式中的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图。
图6B是图6A所示的片式固体电解电容器的下面透视的立体图。
图7A是表示本发明第三实施方式中的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图。
图7B是图7A所示的片式固体电解电容器的下面透视的立体图。
图8是表示本发明第四实施方式中的片式固体电解电容器中使用的电容元件积层体的结构的侧面图。
图9是表示现有的片式固体电解电容器的结构的立体图。
图10是表示图9所示的片式固体电解电容器的内部结构的立体分解图。
附图标记说明
1 电容元件
2 阳极部
3 阴极部
4、12 电容元件积层体
5、9 阳极引线端子
5A、6A、9A、10A 薄壁部
5B、9B 接合部
6、10 阴极引线端子
7、11 隔离片
8 外装树脂
9C 阳极结合部
10B 引导壁
13 安装面
14 电介质氧化膜层
15 阳极体
16 绝缘部
18 固体电解质层
19 阴极层
20 电容元件
21 阳极部
22 阴极部
23 色缘部
24 阳极引线端子
25 阴极引线端子
26 外装树脂
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。各实施方式中，与在前的实施方式相同结构的部分，使用相同的标记，省略详细的说明。
(第一实施方式)
图1A和图1B分别是表示本发明第一实施方式中的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图和下面透视的立体图。图2A和图2B是表示图1所示片式固体电解电容器中使用的电容元件积层体的侧面图和主要部分立体图。图3A是表示图1所示的片式固体电解电容器中使用的电容元件的立体图，图3B是图1所示电容元件的剖面图，图3C是图3B中的主要部分放大图。图4是表示图1所示片式固体电解电容器中使用的引线端子的立体图。图5是图1所示片式固体电解电容器的仰视立体图。
电容元件1具有阳极部2和阴极部3。通过以下方式制作电容元件1。首先，由电子管金属(Valve metal)构成的阳极体15表面粗糙化并形成有电介质氧化膜层14，该阳极体15的规定位置上设置绝缘部16从而分离成阳极部2和阴极形成部。在阴极形成部的电介质氧化膜层14上顺次积层由导电性高分子构成的固体电解质层18、由碳和银膏构成的阴极层19。这样，形成阴极部3。换言之，电容元件1具有由电子管金属构成的表面粗造化的阳极体15、在阳极体15表面形成的电介质氧化膜层14、以及将阳极体15分离为阳极部2和阴极部3的绝缘部16。阴极部3由固体电解质层18和固体电解质层18上形成的阴极层19而形成，该固体电解质层18形成在电介质氧化膜层14之上，由导电性高分子构成。
电容元件积层体(以下称为：积层体)4将电容元件1积层多层而构成。具体而言，积层体4是以将电容元件1的阳极部2在相反方向上交替配置的方式而积层多个电容元件1而构成的。图1A中积层了5个电容元件1，但从进一步降低ESL的角度来看，电容元件1的积层个数优先的是3个以上。
阳极引线端子5配置在积层体4下面两端，与阳极部2连接。换言之，阳极引线端子5被配置到积层体4的安装面13一侧。因为在积层体4中，电容元件1在相反方向上交替配置，所以使用两个阳极引线端子5。在阳极引线端子5上、在与连接阳极部2和阴极部3的方向相交叉的方向上的两端的下面，一体设有薄壁部5A。且，为了与阳极部2抵触接合，接合部5B在阳极引线端子5的上面突出而一体设置。这样的阳极引线端子5利用蚀刻或者冲压处理等制作。
阴极引线端子6设置在积层体4的下面中央，通过导电性粘合剂等与阴极部3连接。在阴极引线端子6上、在与连接阳极部2和阴极部3的方向相交叉的方向的两端的下面一体设有薄壁部6A。这样的阴极引线端子6利用蚀刻或者冲压处理等制作。
使这样的阴极引线端子6与两个阳极引线端子5中每一个之间的距离尽可能地接近，通过这样的结构，可以降低ESL。
隔离片7设置在多个电容元件1的阳极部2彼此之间。在设置了隔离片7的状态下，通过激光焊接、电阻焊接等方法将阳极部2和阳极引线端子5接合在一起。
绝缘性外装树脂8整体包覆积层体4、阳极引线端子5以及阴极引线端子6。外装树脂8也整体包覆阳极引线端子5和阴极引线端子6上各自设置的薄壁部5A和薄壁部6A。阳极引线端子5和阴极引线端子6的、薄壁部5A、6A以外的部分，从外装树脂8的下面露出来。从作为安装面13的下面露出的阳极引线端子5和阴极引线端子6被表面安装到印刷基板上。
具有这样的结构的片式固体电解电容器是如下的三端子结构：在安装面13两端具有阳极引线端子5，在其间有阴极引线端子6。在此结构中，由于各端子间流过的电流而产生的磁通相互抵消，从而大幅降低ESL。而且，由于各端子间距离尽可能地靠近，减少了电流环面积，所以进一步降低ESL。
下面说明，制造具有这样结构的片式固体电解电容器，对ESL特性进行评价的结果。本实施方式的片式固体电解电容器的ESL的平均值是157pH，ESL的偏差(σ)是1.2pH。另一方面，图10所示的现有结构中，ESL的平均值是522pH，ESLの偏差(σ)是17.93pH。于是，在本实施方式的结构中，ESL可以降低到现有产品的1/3左右，并且ESL的偏差也变小。因此，可以完全满足如今有关对应高频的高要求。
本实施方式中，不一定要在阳极引线端子5上设置薄壁部5A、在阴极引线端子6上设置薄壁部6A。即使没有设置薄壁部5A、6A，只要是阳极引线端子5和阴极引线端子6的各个下面露出于外装树脂8的结构也能得到前述效果。
然而，优先的是至少设置薄壁部5A、6A中的任一个。换言之，通过使薄壁部5A的下面比设有接合部5B的部分的下面更靠近外装树脂8的内部，周围环境中的氧的进入的路径变长。薄壁部6A也相同。由此，固体电解电容器的气密性提高，从而，提高可靠性。
并且，通过设置薄壁部5A，阳极引线端子5与外装树脂8之间的粘合面积变大，于是，阳极引线端子5与外装树脂8之间的粘合强度增加。因此，在与设有接合部5B的部分的下面相垂直的方向上施加外力的时候，通过设有薄壁部5A，外装树脂8不容易从阳极引线端子5剥离。这样的外力发生在，例如，固体电解电容器安装到印刷基板后，施加将固体电解电容器剥离的力的时候。即使此时，可靠性也得以提高。另外，薄壁部6A也具有相同的效果。
(第二实施方式)
图6A和图6B是表示本发明第二实施方式的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图和下面透视的立体图。本实施方式的结构，与第一实施方式中说明的片式固体电解电容器相比，阳极引线端子的结构不同。除此之外的结构与第一实施方式的相同。
在阳极引线端子9上一体设置薄壁部9A和接合部9B。此结构与第一实施方式中的阳极引线端子5相同。阳极引线端子9中还一体设置有沿着构成积层体4的电容元件1的阳极部2的外周而弯曲并结合的阳极结合部9C。
具有这样的结构的本实施方式中的片式固体电解电容器，与第一实施方式中的片式固体电解电容器得到一样的效果。此外，制作积层体4时，能够利用阳极结合部9C精确定位各电容元件1的阳极部2。并且，各电容元件1的阳极部2与阳极引线端子9通过激光焊接、电阻焊接等方法接合的时候，阳极结合部9C也同时接合。由此，接合操作很稳定，接合强度也很稳定。
下面说明制作具有这样的结构的片式固体电解电容器，并对ESL特性进行评价的结果。本实施方式中的片式固体电解电容器的ESL的平均值是165pH，ESL的偏差(σ)是1.31pH。另一方面，图10所示的现有结构中，如前述，ESL的平均值是522pH，ESL的偏差(σ)是17.93pH。这样，本实施方式的结构中，ESL能够降低到现有产品的1/3左右，并且ESL的偏差也变小。为此，可以完全满足如今有关对应高频的高要求。
(第三实施方式)
图7A和图7B是表示本发明第三实施方式的片式固体电解电容器的内部结构的上面透视的立体图和下面透视的立体图。本实施方式的结构，与第二实施方式中说明的片式固体电解电容器相比，阴极引线端子的结构不同。除此之外的结构与第二实施方式相同。
阴极引线端子10上一体设置薄壁部10A。此结构与第一实施方式和第二实施方式的阴极引线端子6相同。在阴极引线端子10上还设有引导壁10B，其从与连接阳极部2和阴极部3的连接方向相交叉的方向上的两端，即薄壁部10A的终端立起，将阴极部3侧面定位固定。
具有这样的结构的本实施方式的片式固体电解电容器，得到与第一实施方式、第二实施方式的片式固体电解电容器相同的效果。此外，在制作积层体4的时候，利用引导壁10B能够精确定位各电容元件1的阴极部3。换言之，片式固体电解电容器制作时的尺寸精度得以提高，并且操作性也得到改善。
下面说明制作具有这样的结构的片式固体电解电容器，并对ESL特性进行评价的结果。本实施方式的片式固体电解电容器的ESL的平均值是166pH，ESL的偏差(σ)是1.28pH。另一方面，图10所示的现有结构中，如前述，ESL的平均值是522pH，ESL的偏差(σ)是17.93pH。这样，本实施方式的结构中，ESL能够降低到现有产品的1/3左右，并且ESL的偏差也变小。为此，可以完全满足如今有关对应高频的高要求。
(第四实施方式)
图8是表示本发明第四实施方式中的片式固体电解电容器中使用的电容元件积层体的结构的侧面图。本实施方式，与第一实施方式中说明的片式固体电解电容器相比，电容元件积层体结构一部分不同。除此之外的结构与第一实施方式相同。
隔离片11设置在电容元件积层体(以下简称：积层体)12的电容元件1中的、层积在阴极引线端子6和阳极引线端子5上的第二层的电容元件1的阳极部2与阳极引线端子5之间。换言之，隔离片11设置在接合部5B与电容元件1的阳极部2之间，以调节间隙。
各电容元件1的阳极部2放置在阳极引线端子5的接合部5B上，利用激光焊接、电阻焊接等方法而接合，从而制作积层体12。以电容元件1的阳极部2在相反方向交替地配置的方式积层多层电容元件1，由此构成积层体12。因此，在阳极引线端子5的接合部5B上重叠阳极部2的时候，有必要弯曲阳极部2。特别是，在第二层积层的电容元件1的阳极部2与阳极引线端子5之间，由于第一层积层的电容元件1而使间隙变大，阳极部2上容易受到较大的负荷。本实施方式中，设有隔离片11。因此，减轻了阳极部2上受到的负荷。由此，可能避免引起阳极部2的破损等。
另外，除了设置隔离片11以外，也可以是：将与第二层积层的电容元件1的阳极部2接触的阳极引线端子5的接合部5B形成为，比其它阳极引线端子5的接合部5B更厚。这样也能得到同样的效果。
工业实用性
本发明的片式固体电解电容器具有，在下面两端分别配置阳极端子、在其间配置阴极端子的三端子结构，由此具有如下的效果：由于各端子间流过的电流而产生的磁通相互抵消，因此能够大幅降低ESL，而且，通过形成使各端子间距离尽可能地接近的结构，可以使ESL更低，特别适合用于要求高频响应性的领域的电容器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、一种片式固体电解电容器，其具有安装面，其中，包括：
电容元件积层体，其将多层具有阳极部和阴极部的电容元件，以所述阳极部在相反的方向上交替配置的方式进行积层而得到；
两个阳极引线端子，其分别接合到位于所述电容元件积层体两端的电容元件的阳极部的所述安装面侧；
阴极引线端子，其接合到位于所述电容元件积层体的中央的所述电容元件的所述阴极部的所述安装面侧；以及
绝缘性外装树脂，其在所述阳极引线端子和所述阴极引线端子的至少一部分于所述安装面侧露出的状态下，包覆所述电容元件积层体，
所述阳极引线端子以及所述阴极引线端子中至少任一方具有在所述安装面侧变薄的薄壁部，所述薄壁部设置在与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向上的所述电容元件积层体的两端，
所述外装树脂包覆所述薄壁部。
2、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
构成所述电容元件积层体的所述电容元件的积层层数至少是3层。
3、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阳极引线端子以及所述阴极引线端子具有在所述安装面侧变薄的薄壁部，所述薄壁部设置在与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向上的所述电容元件积层体的两端，
所述外装树脂包覆所述薄壁部。
4、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阳极引线端子具有阳极结合部，其沿着构成所述电容元件积层体的所述电容元件的所述阳极部的外周而配置，且与所述阳极部相结合。
5、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阴极引线端子具有引导壁，其分别从与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向的所述电容元件的两端立起而设置，将所述电容元件的所述阴极部侧面定位固定。
6、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
还包括隔离片，所述隔离片设置在，积层于所述阴极引线端子和一个所述阳极引线端子上的第二层的所述电容元件的所述阳极部与所述阳极引线端子之间，以调节由积层在所述阴极引线端子与另一个所述阳极引线端子上的第一层的所述电容元件产生的间隙。
7、根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述电容元件具有：
由电子管金属构成的表面粗糙化的阳极体；
在所述阳极体表面上形成的电介质氧化膜层；
将所述阳极体分为所述阳极部和所述阴极部的绝缘部；
在所述电介质氧化膜层上形成的、由导电性高分子构成的固体电解质层；以及
在所述固体电解质层上形成的阴极层，
积层形成的所述固体电解质层和所述阴极层形成所述阴极部。
Claims (8)
1.一种片式固体电解电容器，其具有安装面，其中，包括：
电容元件积层体，其将多层具有阳极部和阴极部的电容元件，以所述阳极部在相反的方向上交替配置的方式进行积层而得到；
两个阳极引线端子，其分别接合到位于所述电容元件积层体两端的电容元件的阳极部的所述安装面侧；
阴极引线端子，其接合到位于所述电容元件积层体的中央的所述电容元件的所述阴极部的所述安装面侧；以及
绝缘性外装树脂，其在所述阳极引线端子和所述阴极引线端子的至少一部分于所述安装面侧露出的状态下，包覆所述电容元件积层体。
2.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
构成所述电容元件积层体的所述电容元件的积层层数至少是3层。
3.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阳极引线端子还具有在所述安装面侧变薄的薄壁部，所述薄壁部设置在与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向上的所述电容元件积层体的两端，
所述外装树脂包覆所述薄壁部。
4.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阳极引线端子还具有在所述安装面侧变薄的薄壁部，所述薄壁部设置在与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向上的所述电容元件积层体的两端，
所述外装树脂包覆所述薄壁部。
5.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阳极引线端子具有阳极结合部，其沿着构成所述电容元件积层体的所述电容元件的所述阳极部的外周而配置，且与所述阳极部相结合。
6.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述阴极引线端子具有引导壁，其分别从与连接所述阳极部和所述阴极部的方向相交叉的方向的所述电容元件的两端立起而设置，将所述电容元件的所述阴极部侧面定位固定。
7.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
还包括隔离片，所述隔离片设置在，积层于所述阴极引线端子和一个所述阳极引线端子上的第二层的所述电容元件的所述阳极部与所述阳极引线端子之间，以调节由积层在所述阴极引线端子与另一个所述阳极引线端子上的第一层的所述电容元件产生的间隙。
8.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其中，
所述电容元件具有：
由电子管金属构成的表面粗糙化的阳极体；
在所述阳极体表面上形成的电介质氧化膜层；
将所述阳极体分为所述阳极部和所述阴极部的绝缘部；
在所述电介质氧化膜层上形成的、由导电性高分子构成的固体电解质层；以及
在所述固体电解质层上形成的阴极层，
积层形成的所述固体电解质层和所述阴极层形成所述阴极部。
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