CN102483995A - 固体电解电容器 - Google Patents
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Abstract
实现了固体电解电容器的低ESR(等价串联电阻)化及低ESL(等价串联阻抗)化。在同一平面上隔着间隙地配置由薄金属板构成的阳极电极部和同样由薄金属板构成的阴极电极部，使绝缘性树脂介于阳极电极部和阴极电极部的间隙部分，由该绝缘性树脂将阳极电极部和阴极电极部电绝缘，并将两电极一体化为片状，构成端子板，在电容器元件本体的同一面形成阳极引出部和阴极引出部，将该面作为与上述端子板的连接面，在上述电容器元件的连接面重合上述端子板的状态下，使元件的阳极引出部与构成端子板的阳极电极部的金属板电连接，使元件的阴极引出部与构成端子板的阴极电极部的金属板电连接。
Description
技术领域
本发明涉及在使用于各种电子设备的电容器中，固体电解质采用导电性高分子且对应于面安装的表面安装型固体电解电容器。
背景技术
伴随电子设备的高频化，作为电子部件之一的电容器也要求与以往相比在高频区域的阻抗特性更优异的产品。为了达到这样的要求，研究了各种固体电解质采用电导率高的导电性高分子的固体电解电容器。
近年，固体电解电容器在以计算机为代表的CPU等的LSI、电视机的图像处理用LSI、与这些LSI进行数据收发的存储器等的周边配置，用于对这些器件供给电力。
该固体电解电容器强烈要求：
(1)小型大电容化，
(2)与高频化对应的低ESR(等价串联电阻)化，
(3)噪声去除、过渡响应性优异的低ESL(等价串联阻抗)化。
作为降低固体电解电容器的ESR的方法，必须降低从电容器的静电电容形成部即电介质氧化皮膜到电力的取出口即端子部为止的内部电阻。因而，作为构成固体电解电容器的材料，要求电阻低的材料，作为电解质材料，广泛使用在电子传导性方面电导率高的导电性高分子。特别地，以吡咯、噻吩、它们的衍生物作为固体电解质的固体电解电容器已经实用化。
另外，在固体电解电容器的构造方面，也极力缩短电解电容器内部的电流路径，尝试降低内部电阻。
另一方面，作为实现固体电解电容器的低ESL化的方法，一般地说，已知有如下的方法。
(a)极力缩短电流路径的长度。
(b)由电流路径形成的磁场被由其他电流路径形成的磁场抵消。
(c)将电流路径分割为n个，从而将有效的ESL设为1/n。
作为实现了这样的固体电解电容器的低ESR化及低ESL化的固体电解电容器，已知有如下的专利文献所公开的固体电解电容器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-294012号
专利文献2：日本特开2008-135425号
发明内容
(发明要解决的问题)
如前所述，为了实现固体电解电容器的低ESL化，作为固体电解电容器的构造，极力缩短电流路径的长度的方法是有效的。即，成为固体电解电容器的静电电容部的是电介质氧化皮膜的界面，优选缩短从该电介质氧化皮膜的界面到电流的取出口即阳极电极、阴极电极为止的距离。但是，上述专利文献1所述的发明中，由于在夹着厚的基板配置阳极电极和阴极电极，因此在缩短两电极的距离方面存在限度。另外，专利文献1的两电极为贯通基板地设置的，为了实现该配置，必须在基板上形成通孔，由于穿孔加工的限制，也难以缩短两电极的距离。
另外，为了采用将由电流路径形成的磁场被由其他电流路径形成的磁场抵消的方法，使阳极电极和阴极电极接近，提高感应磁场的抵消效果是有效的。专利文献2所述的发明，虽然由流向各电极间的电流发生的磁通相互抵消，但是由于阴极电极和阳极电极配置在电容器元件的不同的面，因此不能使两电极间的距离接近，存在感应磁场的抵消效果低的缺点。
本发明的目的是提供：通过减小固体电解电容器的内部电阻而实现低ESR化，并利用前述的二个ESL降低要素实现低ESL化，从而能够在过渡响应时快速供给电力的固体电解电容器。
(解决问题采用的方案)
本发明的固体电解电容器具有如下构成。在同一平面上隔着间隙地配置由薄金属板构成的阳极电极部和同样由薄金属板构成的阴极电极部，在阳极电极部和阴极电极部的间隙部分隔有绝缘性树脂，通过该绝缘性树脂将阳极电极部和阴极电极部电绝缘，并将两电极片状地一体化，构成端子板，在电容器元件本体的同一面形成阳极引出部和阴极引出部，将该面作为与上述端子板的连接面。在将端子板重合于上述电容器元件的连接面的状态下，将元件的阳极引出部与构成端子板的阳极电极部的金属板电连接，将元件的阴极引出部与构成端子板的阴极电极部的金属板电连接。
(发明的效果)
在具有上述那样的构成的本发明的固体电解电容器中，从电容器元件的阳极引出部及阴极引出部到电流的出口即端子板的阳极电极部及阴极电极部为止的距离能够设为与端子板的厚度相当的距离，能够实现电流路径的缩短。另外，本发明中，端子板存在刚好使阳极电极部和阴极电极部绝缘的间隙即可，因此，可以使两电极部接近，并可以适宜设定与期望的电特性相应的间隙尺寸。使两电极部接近的结果，特别是在高频区域中，由于阳极电极部和阴极电极部接近而导致的感应磁场的抵消效果大，能够实现固体电解电容器的ESL的降低。
附图说明
图1是示出实施例1中的电容器元件的构成的截面图及平面图。
图2是示出实施例1中的端子板的构成的平面图及截面图。
图3是示出实施例1中的电容器元件安装到端子板的状态的截面图。
图4是示出实施例1中的电流路径的扩大截面图。
图5是示出实施例2中的电容器元件的构成的平面图。
图6是示出实施例2中的端子板的构成的平面图及截面图。
图7是示出实施例3中的电容器元件单片的构成的截面图。
图8是示出实施例3中的电容器元件的构成的立体图。
图9是示出实施例3中的端子板的构成的平面图及截面图。
图10是示出实施例4中的电容器元件的构成的立体图。
图11是示出实施例5中的电容器元件的构成的立体图。
具体实施方式
实施例1
(1)电容器元件10的构成
实施例1采用的电容器元件10由图1-a所示的厚度约为100～500μm的近似长方形状的铝等的阀金属板或阀金属箔(以下称为阳极体11)形成。将该阳极体11的中央部通过蚀刻处理进行扩面化处理，在阳极体11的单面形成多孔质的蚀刻层12(图1-b)。
阳极体11的两端部的未蚀刻部成为电容器元件10的阳极引出部13。在蚀刻层12形成成为电介质层的电介质氧化皮膜，依次形成固体电解质层、石墨层及银膏层组成的阴极引出部14(图1-c)。
此时，通过将阳极体11依次在聚合性单体溶液和氧化剂溶液中浸渍，从各液提起并进行聚合反应来形成电介质氧化皮膜上形成的固体电解质层。固体电解质层的形成也可以采用涂覆或喷射聚合性单体溶液和氧化剂溶液的方法形成。另外，也可以采用用将聚合性单体溶液和氧化剂混合得到的混合溶液浸渍或者涂覆阳极体11的方法。另外，也可以通过固体电解电容器的领域中采用的电解聚合的方法、导电性高分子溶液的涂覆、干燥来形成固体电解质层。并且，也可以组合这些固体电解质的形成方法来形成固体电解质层。作为固体电解质层的形成中采用的聚合性单体，可以优选采用噻吩、吡咯或它们的衍生物。
该电容器元件10形成有分离层15，将电容器元件10的阳极引出部13和阴极引出部14区分开。分离层15在蚀刻处理结束后，通过涂覆绝缘性的树脂并使蚀刻层12浸透而形成，实现阳极引出部13与蚀刻层12的绝缘。
另外，在搭载到后述的端子板时，电容器元件10的阳极引出部13和阴极引出部14最好处于同一面，因此，为了调节阳极引出部13和阴极引出部14的高度，可以在阳极引出部13的表面接合铝等的金属片16。
另外，为了调节阳极引出部13和阴极引出部14的高度，也可以在起始材料即阳极体11预先形成凹部，在该凹部的内部形成蚀刻层、电介质氧化皮膜、固体电解质层、石墨层、银膏层，来调节高度。
(2)端子板20的构成
如图2-a的平面图所示，实施例1中的端子板20作为一例，以薄铜板(铜箔或铜合金箔)为材料，具有与电容器元件10的阳极引出部13和阴极引出部14大致匹配的搭载区(land)，构成阳极电极部21的金属板和构成阴极电极部22的金属板通过绝缘性树脂23绝缘。
如图2-b的截面图所示，端子板20的内部构造中，使由一片铜板构成的金属板的表背电导通，在阳极电极部21和阴极电极部22的间隙部注入绝缘性树脂23以实现绝缘，并且通过与间隙部的树脂连续地覆盖铜板的表面的一部分而实现一体化。
即，在同一平面上以规定宽度的间隙配置由薄金属板构成的阳极电极部21和同样由薄金属板构成的阴极电极部22，绝缘性树脂23介于两者的间隙部分，由该绝缘性树脂23使阳极电极部21和阴极电极部22电绝缘并使两电极片状地一体化。
作为构成端子板20的金属板，优选采用厚度为15μm～100μm的压延铜箔。另外，为了使阳极电极部21和阴极电极部22可靠地一体化，绝缘性树脂23优选具有与构成端子板的金属板相比在其两面都以规定的高度突出的厚度。但是，也可以采用与金属板同一厚度，或与金属板的接合部比金属板厚而中央部薄的鼓型的截面。作为绝缘性树脂23的材质，采用聚酯树脂、聚亚胺树脂，但是不限于此。只要绝缘性、与金属板的密着性、强度等适合于所使用的固体电解电容器，则也可以采用其他树脂。
以下，示出具有这样的构成的端子板20的制造方法的一例。
(a)以使端子板的成为阳极电极部的铜板和成为阴极电极部的铜板分离状态在规定位置配置。
(b)在包含端子板的成为阳极电极部的铜板和成为阴极电极部的铜板的间隙部的规定位置涂覆绝缘性树脂并热硬化。通过该方法，形成实现阳极电极部和阴极电极部的绝缘并实现使分离的阳极电极部和阴极电极部一体化的端子板。此时，优选的是，绝缘性树脂的涂覆位置为铜板的阳极电极部21和阴极电极部22的间隙部及间隙部的周围部分，绝缘性树脂的厚度涂覆为与铜板相比在两面都以规定的高度突出。另外，铜板的露出部(搭载区)的形状设为与电容器元件的阳极引出部13及阴极引出部14匹配的形状。
在规定位置配置端子板的阳极电极部和阴极电极部时，可以根据要求的特性任意设定该间隙部的宽度。具体地说，可以使间隙部的宽度接近20μm的程度地制造。
(3)电容器元件在端子板上的搭载
如图3所示，实施例1的固体电解电容器通过在将上述电容器元件10搭载于端子板20而成。在将电容器元件10搭载于端子板20时，通过银膏等的导电性粘接剂30进行粘接是合适的。在电容器元件或端子板涂覆该银膏而实现粘接，但是此时银膏可能流动，引起阳极和阴极的短路。但是，实施例1中，由于形成为端子板20中绝缘性树脂层的厚度与铜板相比在两面都突出规定的高度，因此，该绝缘性树脂层的突出部可以阻挡银膏的流动，防止阳极电极部21和阴极电极部22的短路。绝缘性树脂的突出部的高度是任意的，但是突出的高度越高，则搭载电容器元件时阻挡银膏的效果越好。
而且，实施例1中，通过绝缘性树脂23使阳极电极部21和阴极电极部22的间隙部绝缘，并且在间隙部的周围也形成绝缘性树脂23，从而提高了阳极和阴极的接合强度。结果，端子板20的机械强度提高，并且可以隔开搭载电容器元件的面上的阳极电极部21和阴极电极部22的距离。结果，在将电容器元件10搭载于端子板20并用导电性粘接剂30接合时，可以更可靠地实现阳极电极部21和阴极电极部22的绝缘。
(4)实施例1的效果
根据具有上述那样的构成的实施例1，从电容器元件10的阳极引出部13及阴极引出部14到电流的出口即端子板20的阳极电极部21及阴极电极部22为止的距离可以为与端子板20的厚度相当的距离，可以实现电流路径的缩短。
特别地，端子板20的厚度可以采用约15μm的铜板，因此与将电容器元件10安装到引线框并通过树脂成型的情况相比，可以使从电容器元件的阴极引出部到端子板的阴极电极部的距离极短。另外，端子板20是表背成为一体的一片铜板，与通过通孔连接表背的柔性基板相比，导通路径更多。因此，端子板20的表背之间的电阻小，可降低固体电解电容器的内部电阻。
另外，在将固体电解电容器使用在高频电路中的情况下，如图4的扩大截面图所示，由于趋肤效应，电流的高频分量流过端子板20的阳极电极部21和阴极电极部22的周缘部。本实施例的端子板20是阳极电极部21和阴极电极部22以规定的间隔接近的构造，特别是在高频区域中，阳极电极部21和阴极电极部22的接近导致的感应磁场的抵消效果大，可以实现固体电解电容器的ESL的降低。该端子板20的阳极电极部21和阴极电极部22的间隙部的宽度可以根据要求的特性任意设定，但是，为了获得固体电解电容器的ESL降低效果，间隙部的宽度优选设定在20～200μm的范围。
本实施例中，通过在阳极电极部21和阴极电极部22的间隙部的周围形成绝缘性树脂23，阳极电极部21和阴极电极部22的接合强度提高，端子板的机械强度提高。通过在端子板10的间隙部配置绝缘性树脂23，可以隔开搭载电容器元件10的面中阳极电极部21和阴极电极部22的距离。从而，在将电容器元件10搭载于端子板20并用导电性粘接剂30接合时，可以更可靠地实现阳极电极部21和阴极电极部22的绝缘。
另外，阳极电极部21和阴极电极部22形成分离的形状，但是由于高频电流流向导体时的趋肤效应，高频电流流过端子板10的阳极电极部21和阴极电极部22的周缘部，因此，两者的电流路径本身接近。因此，本实施例中，ESL降低效果不会减少。
实施例2
如图5所示，该实施例2中，对正方形的阳极体11进行使四边保留而使中央部通过蚀刻处理进行扩面化处理，在阳极体11的单面形成多孔质的蚀刻层。阳极体11的两端部的未蚀刻部形成为平面形状是“口”字型，成为电容器元件10的阳极引出部13。在蚀刻层的部分，采用与实施例1同样的方法，形成成为电介质层的电介质氧化皮膜，依次形成固体电解质层、石墨层及银膏层组成的阴极引出部14。
另外，与实施例1同样，在搭载到端子板20时，为了使电容器元件10的阳极引出部13和阴极引出部14成为同一面，也可以在阳极引出部13接合铝等的金属片15。
实施例2的端子板20具有图6所示的构成。即，在与图5的电容器元件10的阴极引出部14大致同一尺寸的正方形的铜板的周围，隔着间隙配置与电容器元件10的阳极引出部13大致同一形状的“口”字型的铜板。2片铜板中，内侧的铜板是端子板20的阴极电极部22，外侧的铜板是阳极电极部21。该2块铜板通过在其间隙埋入地设置的绝缘性树脂23而一体化，获得实施例2的端子板。在将电容器元件10搭载于该端子板20时，与实施例1同样，通过银膏等的导电性粘接剂30粘接两者。
具有这样的构成的实施例2中，也可以在电容器元件10的一面安装片状的端子板10，因此可以期待与上述实施例1同样的作用效果。
实施例3
图7a-c表示了构成本发明实施例3中使用的电容器元件10的电容器元件单片10a。该电容器元件单片10a形成如下：在上述实施例1使用的电容器元件10的两面形成蚀刻层12，在两面的蚀刻层12分别形成成为电介质层的电介质氧化皮膜，而且，依次形成固体电解质层、石墨层及银膏层组成的阴极引出部14。
实施例3的电容器元件10是将图7及图8-a所示的一端部设为阳极引出部14而另一端部设为阴极引出部13的矩形状的电容器元件单片10a以阳极引出部14的朝向成为直角的旋转角度的方式重叠而成的。如图8-b所示，该电容器元件10中，中央部成为阴极引出部14，从阴极引出部14朝4个方向形成阳极引出部13。
如图9所示，搭载该实施例3的电容器元件10的端子板20中，由中央的四角形铜板形成阴极电极部22，并在其周围配置4块长方形的铜板，由这4块铜板形成阳极电极部21。在将图7的电容器元件10搭载于该端子板20时，与实施例1同样，通过银膏等的导电性粘接剂30粘接两者。
在具有这样的构成的实施例3中，也可以在电容器元件10的一面安装片状的端子板10，因此可以期待与上述实施例1同样的作用效果。
实施例4
图10是本发明的实施例4中使用的电容器元件10。该电容器元件10在阴极引出部14的周围十字型地形成4块阳极引出部13。该电容器元件10是将图10-a所示的两端部设为阳极引出部14而中央部设为阴极引出部13的矩形状的电容器元件单片10a以阳极引出部14的朝向成为180°的旋转角度的方式重叠而成的。此时，在电容器元件单片10a的两面形成阴极引出部14，这与上述实施例3相同。在该电容器元件10中，如图10-b所示，中央部成为阴极引出部14，从阴极引出部14向4个方向形成阳极引出部13。
搭载该实施例4的电容器元件10的端子板20也可以采用上述图9所示的端子板。另外，在图9的端子板20搭载实施例4的电容器元件10时，与实施例1同样，通过银膏等的导电性粘接剂30粘接两者。
具有这样的构成的实施例4中，也可以在电容器元件10的一面安装片状的端子板10，因此可以期待与上述实施例1同样的作用效果。
实施例5
图11表示本发明实施例5中的电容器元件单片10a的构成。该电容器元件单片10a中，将铝等形成的阀金属箔或阀金属板预先形成十字型而作为阳极体11，向4个方向突出的端部设为阳极引出部32，其中央部设为阴极引出部33。此时，与图7所示的电容器元件单片10a同样，在阳极体11的两面形成蚀刻层12，在两面的蚀刻层12分别形成成为电介质层的电介质氧化皮膜，而且，依次形成固体电解质层、石墨层及银膏层组成的阴极引出部14。
该实施例5的电容器元件10是将上述那样的电容器元件单片10a重叠而构成的。另外，搭载实施例5的电容器元件10的端子板20使用上述图9所示的端子板。在将实施例5的电容器元件10搭载于端子板20时，与实施例1同样，通过银膏等的导电性粘接剂30粘接两者。
具有这样的构成的实施例5中，也可以在电容器元件10的一面安装片状的端子板10，因此可以期待与上述实施例1同样的作用效果。
(符号的说明)
10...电容器元件
10a...电容器元件单片
11...阳极体
12...蚀刻层
13...阳极引出部
14...阴极引出部
15...分离层
20...端子板
21...阳极电极部
22...阴极电极部
23...绝缘性树脂
30...导电性粘接剂
Claims (3)
1.一种固体电解电容器，其特征在于，
在同一平面上隔着间隙地配置由薄金属板构成的阳极电极部和同样由薄金属板构成的阴极电极部，使绝缘性树脂介于阳极电极部和阴极电极部的间隙部分，通过该绝缘性树脂将阳极电极部和阴极电极部电绝缘，并将两电极片状地一体化，构成端子板，
在电容器元件本体的同一面形成阳极引出部和阴极引出部，将该面作为与上述端子板的连接面，
在将上述端子板重合于上述电容器元件的连接面的状态下，将元件的阳极引出部与构成端子板的阳极电极部的金属板电连接，将元件的阴极引出部与构成端子板的阴极电极部的金属板电连接。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于，
上述绝缘性树脂比金属板的表面突出。
3.根据权利要求2所述的固体电解电容器，其特征在于，
在上述阳极电极部和阴极电极部的间隙部的周围形成了绝缘性树脂。
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