CN102576612A - 电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解电容器，其能够使电流量大的直流电流流过一对阳极端子之间，且能够从阳极侧向阴极侧引导高频噪声。本发明的电解电容器具备电解型电容元件(1)、由金属壳体(6)的一对凸缘部(61、62)构成的一对阳极端子、由金属壳体(6)的筒状部(60)构成的导电构件。电容元件(1)具有：将阳极箔和阴极箔重合并进行卷绕而形成的元件主体(2)、与阳极箔电连接的一对阳极引线(31、32)、与阴极箔电连接的阴极引线(4)，在阳极箔的表面形成有电介质层，在该电介质层与阴极箔之间夹设有固体电解质层。一对阳极端子分别与电容元件(1)的一对阳极引线(31、32)电连接。导电构件在电容元件(1)的外部使一对阳极端子之间电导通。
Description
技术领域
本发明涉及能够除去高频噪声的电解电容器。
背景技术
在将此种电解电容器中的两端子结构的电解电容器搭载于电路基板上时，该电解电容器连接在电源线与大地之间，该电源线将CPU(中央处理器、Central Processing Unit)等负载电路和向该负载电路供给直流电流的电源电路连接。这样，通过将电解电容器搭载于电路基板，在负载电路产生负载变动时，该电解电容器作为蓄电池发挥功能而向负载电路供给电荷，在因负载电路的驱动而产生高频噪声时，该电解电容器作为噪声过滤器发挥功能而从电源线除去高频噪声。
近年来，负载电路的动作速度高速化且电路复杂化。因此，高频噪声的频带向高频侧转移且其频带扩宽。因此，在两端子结构的电解电容器中，一直很难效率良好地除去高频噪声。
因此，提出代替两端子结构的电解电容器而使用等效串联电感(ESL)小的三端子结构的电解电容器的方案。例如，在专利文献1中提出有一种电解电容器，其通过将与一对阳极端子电连接的阳极箔和与阴极端子电连接的阴极箔重合并进行卷绕而构成。在该电解电容器中，在阳极箔的表面形成有电介质层，在阳极箔的电介质层与阴极箔之间夹设有浸入了电解液的间隔件。
在将专利文献1所公开的三端子结构的电解电容器搭载于电路基板上的情况下，该电解电容器的一对阳极端子分别与负载电路和电源电路连接，阴极端子接地。由此，来自电源电路的直流电流通过电解电容器的阳极箔向负载电路供给，由负载电路产生的高频噪声通过电解电容器的内部被高效地导向大地。
专利文献1：日本特开2000-114111号公报
然而，在专利文献1所公开的三端子结构的电解电容器中，在一对阳极端子之间产生的等效串联电阻(ESR)比电源线的电阻大。因此，在该电解电容器的一对阳极端子之间无法流过电流量大的直流电流，从而无法向负载电路供给电流量大的直流电流。因此，很难应对负载电路的动作速度的高速化。
另外，在上述三端子结构的电解电容器中，电阻高的导电部分发热，从而可能导致电解电容器的破坏，进而可能导致在其周边配置的部件的破坏。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种电解电容器，其能够使电流量大的直流电流流过一对阳极端子之间，且能够从阳极侧向阴极侧引导高频噪声。
本发明涉及的第一电解电容器具备电解型电容元件、一对阳极端子、导电构件。电容元件具有：将阳极箔和阴极箔重合并进行卷绕而形成的元件主体、与阳极箔电连接的一对阳极引线、与阴极箔电连接的阴极引线，在阳极箔的表面形成有电介质层，在该电介质层与阴极箔之间夹设有电解质层。一对阳极端子分别与所述电容元件的一对阳极引线电连接。导电构件在所述电容元件的外部使所述一对阳极端子之间电导通。
在上述电解电容器中，能够使导电构件的电阻比在电容元件的一对阳极引线之间产生的等效串联电阻(ESR)小。因此，流过一对阳极端子之间的直流电流流向电阻小的导电构件，从而能够使该直流电流的电流量变大。
另外，能够使输入到阳极端子的高频噪声通过电容元件的内部而将其向电容元件的阴极引线引导。
本发明涉及的第二电解电容器具有电解型电容元件、一对阳极端子、导电构件。电容元件具有：将彼此电绝缘的两张阳极箔和阴极箔重合并进行卷绕而形成的元件主体、分别与两张阳极箔电连接的一对阳极引线、与阴极箔电连接的阴极引线，在各阳极箔的表面形成有电介质层，在该电介质层与阴极箔之间夹设有解质层。一对阳极端子分别与所述电容元件的一对阳极引线电连接。导电构件在所述电容元件的外部使所述一对阳极端子之间电导通。
在上述电解电容器中，一对阳极端子之间在电容元件的外部通过导电构件电连接，另一方面，在电容元件的内部被电绝缘。因此，流过一对阳极端子之间的直流电流流向电阻小的导电构件。因此，能够使该直流电流的电流量变大。
另外，能够使输入到阳极端子的高频噪声通过电容元件的内部将其导向电容元件的阴极引线。
在上述第一及第二电解电容器的具体结构中，所述导电构件由收容所述电容元件的有底筒状的金属壳体构成。
在上述第一及第二电解电容器的另一具体结构中，所述导电构件在收容所述电容元件的有底筒状的绝缘壳体的内周面形成有导电层，通过该导电层使所述一对阳极端子之间导通。
在上述第一及第二电解电容器的另一具体结构中，所述导电构件具有比所述电容元件的等效串联电感大的电感。
高频噪声容易向电感小的一方流动。因此，在该具体的结构中，输入到阳极端子的高频噪声被导向电容元件，进而被高效地导向电容元件的阴极引线。
在更具体的结构中，在所述导电构件上形成有狭窄部，该导电构件使相对于沿着该导电构件的表面从一方的阳极端子朝向另一方的阳极端子的导电方向的宽度变窄而形成所述狭窄部。
通过这样在导电构件上形成狭窄部，使导电构件的电感变大。因此，能够使导电构件的电感比电容元件的等效串联电感(ESL)大。
发明效果
本发明涉及的电解电容器能够使电流量大的直流电流流过一对阳极端子之间，且能够从阳极侧向阴极侧引导高频噪声。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的电解电容器的立体图。
图2是从该电解电容器所具备的金属壳体的底面壁侧观察所述电解电容器而得到的俯视图。
图3是沿着图2所示的A-A线的剖视图。
图4是表示所述电解电容器具备的电容元件的元件主体的立体图。
图5是说明所述电容元件的制造过程的立体图。
图6是说明关于所述电容元件的制造的另一形态的立体图。
图7是表示所述电解电容器的电容元件的变形例的立体图。
图8是说明变形例涉及的电容元件的制造过程的立体图。
图9是说明关于变形例涉及的电容元件的制造的另一形态的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式具体地进行说明。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的电解电容器的立体图。如图1所示，本实施方式的电解电容器具备电解型电容元件(1)、收容该电容元件(1)的有底筒状的金属壳体(6)。
图2是从金属壳体(6)的底面壁(603)侧观察所述电解电容器而得到的俯视图。另外，图3是沿着图2所示的A-A线的剖视图。如图3所示，电容元件(1)具有元件主体(2)、一对阳极引线(31)(32)、阴极引线(4)。
图4是表示元件主体(2)的立体图。如图4所示，元件主体(2)是将长条状的阳极箔(21)和长条状的阴极箔(22)重合并进行卷绕而得到的卷绕体，在阳极箔(21)与阴极箔(22)之间夹有牛皮纸等的两张间隔件(51)(52)。
在此，阳极箔(21)和阴极箔(22)由铝等阀作用金属形成。在阳极箔(21)的表面实施蚀刻处理而形成微小的凹凸。因此，阳极箔(21)具有大的表面积。在阳极箔(21)的表面还实施化学转换处理而形成氧化覆膜。因此，在阳极箔(21)的表面形成由该氧化覆膜构成的电介质层。需要说明的是，在阴极箔(22)的表面也可以形成由氧化覆膜构成的电介质层。
另外，在阳极箔(21)的表面形成的电介质层与阴极箔(22)之间形成有固体电解质层。在此，固体电解质层的形成可以使用无机半导体、有机半导体、导电性高分子等材料。
虽然图4中未示出，但一对阳极引线(31)(32)与阳极箔(21)电连接，阴极引线(4)与阴极箔(22)电连接。并且，如图4所示，阴极引线(4)从元件主体(2)的表面内的与元件主体(2)的卷绕轴交叉的端面(2a)的中央部引出，一对阳极引线(31)(32)在该阴极引线(4)的两侧的位置从端面(2a)的外周部引出。
在制作电容元件(1)时，首先如图5所示那样，将第一间隔件(51)夹设在长条状的阳极箔(21)与长条状的阴极箔(22)之间而使其与阳极箔(21)和阴极箔(22)重合，并使第二间隔件(52)和阴极箔(22)的与阳极箔(21)相反的一侧的面重合，从而制作长条体(20)。此时，在卷绕长条体(20)而制作元件主体(2)时，一对阳极引线(31)(32)及阴极引线(4)以配置在该元件主体(2)的端面(2a)上的规定位置的方式分别与卷绕前的阳极箔(21)及阴极箔(22)电连接。
接着，以阳极箔(21)为内侧而从图5的右侧卷绕长条体(20)。由此，完成图4所示那样的引出了一对阳极引线(31)(32)及阴极引线(4)的元件主体(2)。
需要说明的是，也可以如图6所示那样，在上述长条体(20)中，将阴极引线(4)与阴极箔(22)中的该阴极箔(22)的长度方向上的大致中间位置连接，并将一对阳极引线(31)(32)与阳极箔(21)的两端部连接。在该情况下，将长条体(20)从其长度方向的大致中间位置卷绕。
虽然未图示，但接下来利用导电性高分子形成固体电解质层。具体而言，将元件主体(2)浸渍到由导电性高分子的前体溶液构成的聚合液中而进行化学聚合或电解聚合。通过将元件主体(2)浸渍到聚合液中，聚合液浸入两张间隔件(51)(52)，并浸透到在阳极箔(21)的表面形成的电介质层与阴极箔(22)之间。因此，在阳极箔(21)的表面形成的电介质层与阴极箔(22)之间形成固体电解质层。由此，完成电容元件(1)。
金属壳体(6)由铝等导电材料形成。如图1所示，在金属壳体(6)上形成有一对凸缘部(61)(62)。在此，该一对凸缘部(61)(62)通过将金属壳体(6)的一部分从金属壳体(6)的开口缘(601)的两个区域向外侧扩展而形成。在本实施方式中，如图2所示，一对凸缘部(61)(62)配置在金属壳体(6)的筒状部(60)的两侧。需要说明的是，配置一对凸缘部(61)(62)的位置不局限于此。
如图1所示，在金属壳体(6)的筒状部(60)的外周壁(602)形成有一对狭窄部(63)(63)(需要说明的是，在图1中只露出一方的狭窄部(63))。在此，该一对狭窄部(63)(63)分别在开口缘(601)中的由一对凸缘部(61)(62)的形成区域夹着的两个区域开口。因此，外周壁(602)的宽度在一对凸缘部(61)(62)之间变窄。
如图3所示，电容元件(1)以元件主体(2)的端面(2a)朝向金属壳体(6)的底面壁(603)的相反侧的姿态收容于金属壳体(6)内，电容元件(1)的一对阳极引线(31)(32)分别与金属壳体(6)的一对凸缘部(61)(62)电连接。
因此，通过金属壳体(6)的一对凸缘部(61)(62)构成电解电容器的一对阳极端子，通过金属壳体(6)的筒状部(60)，构成在电容元件(1)的外部使该一对阳极端子之间电导通的导电构件。
另外，通过一对狭窄部(63)(63)，金属壳体(6)的筒状部(60)的相对于沿着该筒状部(60)的表面从一方的凸缘部(61)朝向另一方的凸缘部(62)的导电方向的宽度变窄。因此，金属壳体(6)的筒状部(60)具有比电容元件(1)的等效串联电感(ESL)大的电感。
如图3所示，金属壳体(6)的开口通过由树脂材料或橡胶材料等构成的封口材料(7)密封。在此，电容元件(1)的阴极引线(4)以其前端部从封口材料(7)的表面向外侧突出的方式由该封口材料(7)支承。这样，电容元件(1)被固定在金属壳体(6)内。另外，通过阴极引线(4)的前端部构成电解电容器的阴极端子。
需要说明的是，在使用橡胶材料作为封口材料(7)的情况下，将封口材料(7)插入到金属壳体(6)的开口后，对金属壳体(6)的开口缘部进行紧固，由此封口材料(7)被固定于金属壳体(6)，从而金属壳体(6)的开口被密封。
在上述电解电容器中，能够使金属壳体(6)的筒状部(60)的电阻比在电容元件(1)的一对阳极引线(31)(32)之间产生的等效串联电阻(ESR)小。因此，流过一对凸缘部(61)(62)(一对阳极端子)之间的直流电流流向电阻小的金属壳体(6)的筒状部(60)，从而能够使该直流电流的电流量变大。
另外，高频噪声容易向电感小的一方流动。这里，在上述电解电容器中，金属壳体(6)的筒状部(60)的电感比电容元件(1)的等效串联电感(ESL)大。因此，输入到凸缘部(61)(62)(阳极端子)的高频噪声被导向电容元件(1)，进而被高效地导向电容元件(1)的阴极引线(4)。
在将上述电解电容器搭载于电路基板上时，该电解电容器的一对凸缘部(61)(62)(一对阳极端子)分别与负载电路和电源电路连接，该电解电容器的阴极引线(4)的前端部(阴极端子)接地。通过这样将电解电容器搭载于电路基板，来自电源电路的直流电流通过电阻小的金属壳体(6)向负载电路供给。因此，能够从电源电路向负载电路供给电流量大的直流电流。并且，由负载电路产生的高频噪声被导向电解电容器的电容元件(1)，进而被高效地导向大地。
图7是表示上述电解电容器的电容元件的变形例的立体图。如图7所示，上述电容元件(1)的元件主体(2)也可以是在长条状的两张阳极箔(23)(24)之间夹着长条状的阴极箔(25)并进行卷绕而成的卷绕体。在该情况下，在两张阳极箔(23)(24)与阴极箔(25)之间夹有牛皮纸等的三张间隔件(53)(54)(55)。
在此，两张阳极箔(23)(24)和阴极箔(25)由铝等阀作用金属形成。在两张阳极箔(23)(24)的表面实施蚀刻处理而形成微小的凹凸。因此，两张阳极箔(23)(24)都具有大的表面积。在两张阳极箔(23)(24)的表面还实施化学转换处理而形成氧化覆膜。因此，在两张阳极箔(23)(24)的表面形成由该氧化覆膜构成的电介质层。需要说明的是，在阴极箔(25)的表面也可以形成由氧化覆膜构成的电介质层。
另外，在两张阳极箔(23)(24)的表面形成的电介质层与阴极箔(25)之间形成有固体电解质层。在此，固体电解质层的形成可以使用无机半导体、有机半导体、导电性高分子等材料。
虽然在图7中未示出，但一对阳极引线(31)(32)分别与两张阳极箔(23)(24)电连接，阴极引线(4)与阴极箔(25)电连接。
在制作本变形例涉及的电容元件(1)时，首先如图8所示那样，将长条状的阴极箔(25)夹在长条状的两张阳极箔(23)(24)之间，并将第一间隔件(53)和第二间隔件(54)分别夹在两张阳极箔(23)(24)与阴极箔(25)之间而使它们与两张阳极箔(23)(24)和阴极箔(25)重合，并且使第三间隔件(55)和阳极箔(24)的与阴极箔(25)相反的一侧的面重合，从而制成长条体(201)。此时，在卷绕长条体(201)而制作元件主体(2)时，一对阳极引线(31)(32)及阴极引线(4)以配置在该元件主体(2)的端面(2a)上的规定位置的方式分别与卷绕前的两张阳极箔(23)(24)及阴极箔(25)电连接。
接着，以阳极箔(23)为内侧而从图8的右侧卷绕长条体(201)。由此，完成图7所示那样的本变形例涉及的电容元件(1)的元件主体(2)。
虽然未图示，但接下来利用导电性高分子形成固体电解质层。具体而言，将元件主体(2)浸渍到由导电性高分子的前体溶液构成的聚合液中而进行化学聚合或电解聚合。通过将元件主体(2)浸渍到聚合液中，聚合液浸入三张间隔件(53)(54)(55)，并浸透到在两张阳极箔(23)(24)的表面形成的电介质层与阴极箔(25)之间。因此，在两张阳极箔(23)(24)的表面形成的电介质层与阴极箔(25)之间形成固体电解质层。由此，完成本变形例涉及的电容元件(1)。
在采用了本变形例涉及的电容元件(1)的电解电容器中，金属壳体(6)的一对凸缘部(61)(62)(一对阳极端子)之间在电容元件(1)的外部通过金属壳体(6)的筒状部(60)电连接，另一方面，电容元件(1)的内部被电绝缘。因此，流过一对凸缘部(61)(62)(一对阳极端子)之间的直流电流流向电阻低的金属壳体(6)的筒状部(60)。因而能够使该直流电流的电流量变大。
另外，与图1所示的电解电容器同样，输入到凸缘部(61)(62)(阳极端子)的高频噪声被导向电容元件(1)，进而被高效地导向电容元件(1)的阴极引线(4)。
当金属壳体(6)的一对凸缘部(61)(62)(一对阳极端子)之间在电容元件(1)的内部被电绝缘的情况下，可以利用图9所示那样的长条体(202)来制作电容元件(1)。具体而言，长条体(202)通过如下方式制作，即，利用第一间隔件(53)和第二间隔件(54)夹着长条状的阴极箔(25)，并且将两张阳极箔(23)(24)分别重叠在第一间隔件(53)的与阴极箔(25)相反的一侧的面内的不同区域。在此，两张阳极箔(23)(24)配置在彼此分离的位置，从而使两张阳极箔(23)(24)之间电绝缘。
在上述长条体(202)中，阴极引线(4)与阴极箔(25)中的该阴极箔(25)的长度方向上的大致中间位置连接，一对阳极引线(31)(32)分别与两张阳极箔(23)(24)连接。并且，将长条体(202)从其长度方向的大致中间位置被卷绕。
需要说明的是，本发明的各部分结构不局限于上述实施方式，在权利要求书所记载的技术范围内能够进行各种变形。
在上述实施方式中，为了使金属壳体(6)的筒状部(60)的电感比电容元件(1)的等效串联电感(ESL)大，在金属壳体(6)的筒状部(60)形成一对狭窄部(63)(63)，但本发明不局限于此。例如，通过在金属壳体(6)的筒状部(60)上形成一个或多个贯通孔，能够使金属壳体(6)的筒状部(60)的电感比电容元件(1)的等效串联电感(ESL)大。
另外，也可以代替上述金属壳体(6)而采用在收容电容元件(1)的有底筒状的绝缘壳体的内周面形成有导电层的壳体。在该情况下，能够通过导电层的一部分形成电解电容器的一对阳极端子。或者也可以与导电层不同而另行具备一对阳极端子，并通过导电层将一对阳极端子之间导通。
上述电解电容器中采用的各种结构不局限于三端子结构的电解电容器，也能够适用于具有四个以上端子的电解电容器。
符号说明：
(1)电容元件
(2)元件主体
(21)阳极箔
(22)阴极箔
(23)(24)两张阳极箔
(25)阴极箔
(31)(32)一对阳极引线
(4)阴极引线
(6)金属壳体
(60)筒状部(导电构件)
(61)(62)一对凸缘部(一对阳极端子)
(63)狭窄部
Claims (6)
1.一种电解电容器，其具备：
电解型电容元件，其具有：将阳极箔和阴极箔重合并进行卷绕而形成的元件主体、与阳极箔电连接的一对阳极引线、与阴极箔电连接的阴极引线，在阳极箔的表面形成有电介质层，在该电介质层与阴极箔之间夹有电解质层；
一对阳极端子，其分别与所述电容元件的一对阳极引线电连接；
导电构件，其在所述电容元件的外部使所述一对阳极端子之间电导通。
2.一种电解电容器，其具备：
电解型电容元件，其具有：将彼此电绝缘的两张阳极箔和阴极箔重合并进行卷绕而形成的元件主体、分别与两张阳极箔电连接的一对阳极引线、与阴极箔电连接的阴极引线，在各阳极箔的表面形成有电介质层，在该电介质层与阴极箔之间夹设有解质层；
一对阳极端子，其分别与所述电容元件的一对阳极引线电连接；
导电构件，其在所述电容元件的外部使所述一对阳极端子之间电导通。
3.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其特征在于，
所述导电构件由收容所述电容元件的有底筒状的金属壳体构成。
4.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其特征在于，
所述导电构件在收容所述电容元件的有底筒状的绝缘壳体的内周面形成有导电层，通过该导电层使所述一对阳极端子之间导通。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解电容器，其特征在于，
所述导电构件具有比所述电容元件的等效串联电感大的电感。
6.根据权利要求5所述的电解电容器，其特征在于，
在所述导电构件上形成有狭窄部，该导电构件使相对于沿着该导电构件的表面从一方的阳极端子朝向另一方的阳极端子的导电方向的宽度变窄而形成所述狭窄部。
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